Как реализовать плавный розжиг и затухание светодиодов?

Категория: Монтаж и настройка

Плавный розжиг и затухание светодиодов позволяет увеличить срок службы источников света и используется в фоновой подсветке. Существуют блоки промышленного изготовления, но можно собрать контроллер своими руками. Для реализации схемы необходим транзистор с несколькими дополнительными компонентами и источником питания.

Светодиодное освещение кухни

Схема и принцип ее работы

Стандартная система построена на использовании управляющего положительного импульса. Ток протекает через сопротивление и заряжает конденсатор, обеспечивающий плавное включение в работу транзистора. В цепи предусмотрен дополнительный резистор, по мере открытия полупроводникового элемента осуществляется подача питания к источникам света. Типовая схема обеспечивает плавное включение и выключение одиночного светодиода или линейки LED-ламп.

При прекращении подачи управляющего питания конденсатор разряжается через сопротивления. Скорость падения потенциала определяется номиналом регулирующего резистора. Значение подбирают опытным путем, повышение сопротивления позволяет сделать затухание продолжительным.

Для регулировки времени розжига и отключения в схему вводят резисторы с переменным номиналом. Для монтажа компонентов требуется 1-слойная печатная плата размером не более 35×18 мм (возможно уменьшить габариты на 15-20% за счет уплотненной пайки элементов).

Схема

Существует вариант схемы с управлением отрицательным сигналом. Вместо полевого транзистора используется p-канальный элемент, а минусовой вывод конденсатора выводят к общей точке для резисторов. Принцип работы контроллера не отличается от предыдущего.

Самостоятельное изготовление

Для изготовления схемы плавного включения светодиодов необходимы навыки монтажа радиодеталей и набор оборудования для пайки и травления печатных плат. Опытный мастер соберет блок за 1-1,5 часа. Начинающему радиолюбителю понадобится в 2-3 раза больше времени. Самостоятельная сборка позволяет снизить финансовые расходы (при наличии оборудования), но если требуется покупка паяльника, то проще приобрести готовый модуль плавного розжига светодиодов.

Что понадобится?

Для выполнения работ понадобятся:

  • паяльник мощностью 25-40 Вт или станция с возможностью регулировки температуры жала;
  • оловянно-свинцовый припой (например, ПОС-61);
  • радиодетали (транзистор, конденсатор и сопротивления);
  • пластиковые контакты с винтовыми зажимами для проводов;
  • кусок гетинакса для изготовления печатной платы;
  • ножовка по металлу;
  • пластиковый корпус для установки;
  • хлорное железо и флюс для пайки;
  • емкость для травления гетинакса и кусок пенопласта;
  • кусачки для подрезки ножек радиодеталей;
  • наждачная бумага с размером зерна Р800 или выше;
  • тестовый прибор.

Паяльник

Стандартная схема с положительным управлением собирается на базе полевого транзистора IRF540 или аналогов. Необходимо приобрести конденсатор емкостью 220 mF, рассчитанный на напряжение до 16 В. Также понадобятся резисторы номиналом 12, 22 и 40 кОм. Для контроллера с обратной полярностью используют транзистор IRF9540N (или аналогичный) и сопротивления на 10, 51 и 68 кОм. Номинал и характеристики конденсатора остаются неизменными.

Начинающему мастеру рекомендуется приобрести радиодетали с запасом из-за риска повреждения при монтаже.

Пошаговая инструкция

Алгоритм изготовления контроллера плавного запуска диодов:

  1. На листе гетинакса разметить контуры печатной платы и вырезать ножовкой.
  2. Зачистить кромки и поверхность мелкой наждачной бумагой (размер зерна Р800 или Р1000).
  3. Начертить схему разводки на компьютере с использованием специальных программ или скачать готовый эскиз, а затем распечатать чертеж на монохромном лазерном принтере на тонкой бумаге. Необходимо использовать оборудование, оставляющее толстый слой тонера. Модель принтера потребуется подобрать опытным путем, поскольку для выполнения работы подходят не все модели.
  4. Обезжирить металлическую поверхность на заготовке ацетоном.
  5. Приложить эскиз к фрагменту гетинакса, совместить контуры и несколько раз пройти нагретым до максимальной температуры утюгом. Рекомендуется несколько раз прижать бумагу разогретым ребром подошвы.
  6. После охлаждения положить заготовку с прилипшей бумагой в холодную воду, позволяющую снять целлюлозный слой. На поверхности гетинакса должен остаться черный рисунок дорожек. Если на орнаменте имеются дефекты, то придется повторить процедуру заново.
  7. Приклеить заготовку на кусок пенопласта и поместить в предварительно нагретый раствор хлорного железа на 5-7 минут. Для ускорения процедуры емкость необходимо покачивать, а обрабатываемую поверхность проходить кисточкой. Альтернативная технология предусматривает помещение заготовки в емкость с хлорным железом, нагретым до +90...+95°С.
  8. Промыть полученную заготовку холодной водой, аккуратно удалить тонер с медной подложки мелкой наждачной бумагой.
  9. Просверлить отверстия для монтажа деталей (вручную или электрической дрелью).
  10. Покрыть медные дорожки слоем флюса и равномерно нанести тонкий слой припоя. Для работы следует использовать химически нейтральный флюс (например, сосновую канифоль), заливка детали материалами на основе соляной кислоты приводит к образованию очагов коррозии. Для равномерного распределения припоя следует постоянно перемещать жало паяльника вдоль дорожки.
  11. Припаять детали в соответствии со схемой, удалить остатки канифоли ватным тампоном, смоченным спиртом или органическим растворителем для эмалей. Для повышения качества смывки поверхность обработать зубной щеткой.
  12. Подключить источник питания (без использования управляющего провода), а вместо светодиодов подсоединить тестовый прибор, переключенный в режим измерения напряжения. Исправная плата не должна проводить ток, если на экране отображается число, отличное от нуля, то требуется проверка контроллера на наличие замыкания.
  13. Поместить контроллер в пластиковый корпус и вывести провода для подключения светодиодной ленты.

Особенности схемы с настройкой времени

Если предполагается регулировка времени розжига и затухания светодиодов, то необходимо:

  1. Вместо резисторов с номиналом 22 и 40 кОм использовать сопротивления на 2 и 4,7 кОм соответственно.
  2. Параллельно установить переменные резисторы с максимальным номиналом 33 и 67 кОм. Для монтажа деталей на печатной плате предусмотреть дополнительные дорожки. Допускается изменение сопротивления в большую или меньшую сторону (в зависимости от требуемого диапазона регулировки).

Покупать или делать самому?

Самостоятельное изготовление требует наличия навыков травления печатных плат и пайки радиодеталей. Если у человека отсутствует опыт подобных работ, то сборка контроллера займет несколько дней.

Но полученный опыт и приобретенное оборудование можно использовать для сборки других устройств или самостоятельного ремонта простой электронной техники. Когда у человека нет желания осваивать профессию монтажника радиодеталей, то проще приобрести готовый блок для плавного розжига и отключения светодиодных лент.