Плавный розжиг и затухание светодиодов: особенности, устройство, схема

Если нужно срочно или нет желания и времени собирать блок плавного включения светодиодов своими руками, то можно и купить готовое устройство в магазине. Единственный минус – цена. Стоимость некоторых изделий, в зависимости от параметров и производителя, может превышать в несколько раз себестоимости устройства сделанного своими руками.

Если есть время и особенно желание, то стоит обратить внимание на давно разработанные и проверенные временем схемы плавного включения и выключения светодиодов.

Поделки своими руками для автолюбителей

Простой электро тюнинг автомобиля с помощью плавно вспыхивающих и гаснущих светодиодов. Отечественные автомобили выпускаются с расчётом на среднего потребителя. Многих автолюбителей это не устраивает, поэтому такое авто стремятся доработать. Прежде всего, это касается подсветки приборной доски и салона.

Устройство плавной регулировки светодиодной подсветки можно собрать самому. В интернете легко найти интересную схему.

Без всякого сомнения, самой простой и надёжной является схема на полевом транзисторе. Рассмотрим подробнее.

Подсветка приборки.

Когда говорят о доработке приборной панели, то имеют в виду тюнинг электрики, который позволяет с помощью светодиодов сделать её уникальной.

Немного о работе схемы….

После включения зажигания, схема запитывается напряжением +12 V и переводится в режим ожидания.

При включении габаритов управляющее напряжение +12 V через цепочку, состоящую из диода D2 и резистора R1, поступает на транзистор КТ 503. Транзистор открывается. Электролитический конденсатор С1 заряжается.

Плавно растущее напряжение, подаётся на полевой транзистор VT1. Он плавно открывается, и постепенно увеличивает выходное напряжение, поступающее на светодиоды. Происходит их плавное загорание.

При выключении габаритов, снимается управляющее напряжение, и закрывается транзистор КТ 503. Электролитический конденсатор С1 плавно разряжается через R3. Следовательно, уменьшается напряжение на транзисторе VT1, а значит и выходное напряжение.

По мере разрядки конденсатора гаснут светодиоды.

Когда конденсатор полностью разрядится, схема снова переходит в режим ожидания, при котором потребляемый ток почти отсутствует.

Нагрузкой транзистора VT1 может быть сборка на светодиодах LED или светодиодная лента. Транзистор IRF 9540 может работать с нагрузкой до 140 Вт.

В схеме допускается производить регулировки:

• резистором R1 регулируется скорость загорания светодиодов. Чем больше номинал, тем дольше загорание; • резистором R3 регулируется скорость гашения светодиодов. Чем больше номинал, тем дольше гашение; • ёмкость С1 влияет на скорость загорания и гашения светодиодов. Чем больше номинал, тем скорость меньше.

Подсветка салона

Плавная подсветка салона имеет свои достоинства:

во-первых, при мгновенном включении света, глазам необходимо время, чтобы к нему привыкнуть. В отдельных случаях это вызывает болевые ощущения для глаз;

во-вторых, плавное изменение освещения положительно влияет на эстетику салона, и делает его более привлекательным.

Светодиодная подсветка включается после срабатывания на дверях концевых выключателей.

Схема имеет вид:

В отличие от предыдущей схемы, управляющим здесь является напряжение –12 V, поступающее с концевых выключателей.

По сравнению с предыдущей, в схеме убраны отдельные элементы: транзистор КТ 503, диод D2 и резистор R1, но принцип работы прежний.

Схемы в формате .lay —

Сборка схемы

Элементы схемы размещаются на печатной плате, которая изготавливается с определённой последовательностью:

1. Готовим текстолитовую пластинку. Её размер зависит от количества элементов и их расположения. Вырезанную пластинку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой и обезжирить.

2. Используя программу Sprint Layout, рисуем будущую плату. Для распечатывания рисунка, используется лазерный принтер в режиме высокой чёткости и качества изображения.

В программе выбирается режим, при котором будет напечатан только слой с дорожками без обозначений. Рисунок распечатывается на глянцевую страницу журнала или на фотобумагу.

3. К нагретой пластинке текстолита прикладываем распечатку и прижимаем горячим утюгом. Держим утюг несколько минут.

4. После остывания опускаем пластинку в холодную воду, и удаляем бумагу с поверхности.

5. В приготовленное хлорное железо, опускаем пластинку, закреплённую на кусочек пенопласта. Во время вытравливания можно вынимать и контролировать плату.

6. Протравленную пластинку отмываем в воде, и очищаем дорожки растворителем или наждачной бумагой.

7. В готовой плате сверлим отверстия для монтажа элементов. Используются свёрла 0,6 мм.

8. Облуживаем плату. Самый доступный способ — это кисточкой смазать плату флюсом, и пролудить паяльником. Важно не перегревать дорожки, чтобы они не отслоились.

9. Устанавливаем на плату элементы схемы и пропаиваем.

10. В конце работ необходимо очистить плату от остатков флюса. У чистой платы не будет замыканий между дорожками.

В итоге рассмотрения, надо отметить, что описанные схемы успешно используются не только для электро тюнинга автомобиля. Их часто используют с различными устройствами, где есть питание +12 V.

Автор; Арсений Санкт-Петербург, Россия

Популярное;

• Плавный розжиг фар или светодиодов на микроконтроллере
• Стабилизатор тока для светодиодов
• Простой драйвер для светодиодов
• Задержка включения ближнего света или ДХО на 8-10 секунд, схема
• Простой блок управления для зарядного устройства
• Схема плавного розжига светодиодов
• Почему мигает светодиод в авто и что надо сделать?
• Плавное вкл/выключение света в авто, схема

Основа основ плавного включения

Давайте начнем с элементарных вещей и вспомним, что такое RC – цепь и как она связана с плавным розжигом и затуханием светодиода. Посмотрите на схему.

В ее состав входит всего три компонента:

• R – резистор;
• C – конденсатор;
• HL1 – подсветка (светодиод).

Два первых компонента и составляют RC – цепь (произведение сопротивления и емкости). От увеличения сопротивления R и емкости конденсатора C увеличивается время розжига LED. При уменьшении, наоборот.

Мы не будем углубляться в основы электроники и рассматривать, как протекают физические процессы (точнее ток) в данной схеме. Достаточно знать, что она лежит в основе работы всех устройств плавного розжига и затухания.

Рассмотренный принцип RC – задержки лежит в основе всех решений плавного включения и выключения светодиодов.

Управление по «минусу»

Выше переведенные схемы отлично подходят для применения в автомобиле. Однако сложность некоторых электрических схем состоит в том, что часть контактов замыкается по плюсу, а часть – по минусу (общему проводу или корпусу). Чтобы управлять приведенной схемой по минусу питания, её нужно немного доработать. Транзистор нужно заменить на p-канальный, например IRF9540N. Минусовой вывод конденсатора соединить с общей точкой трёх резисторов, а плюсовой вывод замкнуть на исток VT1. Доработанная схема будет иметь питание с обратной полярностью, а управляющий плюсовой контакт сменится на минусовой.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Разбирать громоздкие схемы не имеет смысла, т.к. для решения большинства задач справляются простые устройства, работающие на элементарных схемах. Рассмотрим одну из таких схем плавного включения и выключения светодиодов. Несмотря на простоту, она имеет ряд плюсов, высокую надежность и низкую себестоимость.

Состоит из следующих деталей:

• VT1 – полевой транзистор IRF540;
• C1 – конденсатор емкостью 220 mF и напряжением 16V;
• R1, R2, R3 – резисторы номиналом 10, 22, 40 kOm соответственно;
• LED – светодиод.

Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:

1. При включении схемы в цепь питания через R2 протекает ток.
2. В это время C1 набирает емкость (заряжается), что обеспечивает постепенное открытие полевика VT
3. Возрастающий ток на затворе (вывод 1) протекает через R1, и заставляет постепенно открываться сток полевика VT
4. Ток уходит на исток все того же полевика VT1 и далее на LED.
5. Светодиод постепенно усиливает излучение света.

Затухание светодиода происходит при снятии питания. Принцип обратный. После отключения питания, конденсатор C1 начинает постепенно отдавать свою емкость на сопротивления R1 и R2.

Скорость разряда, а тем самым и скорость плавного затухания светодиода, может регулироваться номиналом сопротивления R3. Поэкспериментируйте, чтобы понять, как номинал влияет на быстроту розжига и затухания LED. Принцип следующий – выше сопротивление, медленнее затухание, и наоборот.

Главный элемент – это полевой n-канальный MOSFET транзистор IRF540, все остальные полупроводниковые приборы играют вспомогательную роль (обвязка). Стоит отметить его важные характеристики:

• ток стока: до 23 Ампер;
• полярность: n;
• напряжение сток – исток: 100 Вольт.

Более детальную информацию, в том числе и ВАХ, можно найти на сайте производителя в datasheet.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Рассмотренный выше вариант предполагает использование устройства без возможности регулировки времени розжига и затухания LED. А иногда это необходимо. Для реализации всего лишь нужно дополнить схему несколькими элементами, а именно R4, R5 – регулируемые сопротивления. Они предназначены для реализации функции подстройки времени полного включения и выключения нагрузки.

Рассмотренные схемы плавного розжига и затухания отлично подойдут для реализации дизайнерской подсветки в автомобиле (багажник, двери, область ног передних пассажиров).

Еще одна популярная схема

Вторая самая популярная схема плавного включения и выключения светодиодов очень похожа на две рассмотренные, но сильно отличаются по принципу работы. Управление включением происходит по минусу.

Широкое применение схемы нашли в тех местах, где одна часть контактов замыкается по минусу, а другая по плюсу.

Отличия схемы от рассмотренных ранее. Главное отличие – это другой транзистор. Полевик обязательно нужно заменить на p – канальный (маркировка указана на схеме ниже). Нужно «перевернуть» конденсатор, теперь плюс кондера пойдет на исток транзистора. Не забывайте, доработанный вариант имеет питание с обратной полярностью.

Элементы схемы

Главный элемент управления – мощный n-канальный МОП транзистор IRF540, ток стока которого может достигать 23 А, а напряжение сток-исток – 100В. Рассматриваемое схемотехническое решение не предусматривает работу транзистора в предельных режимах. Поэтому радиатор ему не потребуется.

Вместо IRF540 можно воспользоваться отечественным аналогом КП540.

Сопротивление R2 отвечает за плавный розжиг светодиодов. Его значение должно быть в пределах 30–68 кОм и подбирается в процессе наладки исходя из личных предпочтений. Вместо него можно установить компактный подстроечный многооборотный резистор на 67 кОм. В таком случае можно корректировать время розжига с помощью отвертки.

Сопротивление R3 отвечает за плавное затухание светодиодов. Оптимальный диапазон его значений 20–51 кОм. Вместо него также можно запаять подстроечный резистор, чтобы корректировать время затухания. Последовательно с подстроечными резисторами R2 и R3 желательно запаять по одному постоянному сопротивлению небольшого номинала. Они всегда ограничат ток и предотвратят короткое замыкание, если подстроечные резисторы выкрутить в ноль.

Сопротивление R1 служит для задания тока затвора. Для транзистора IRF540 достаточно номинала 10 кОм. Минимальная емкость конденсатора С1 должна составлять 220 мкФ с предельным напряжением 16 В. Ёмкость можно увеличить до 470 мкФ, что одновременно увеличит время полного включения и выключения. Также можно взять конденсатор на большее напряжение, но тогда придется увеличить размеры печатной платы.

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.

Источник http://https://avtonomnaya-gazifikaciya.ru/granta/plavnoe-vklyuchenie-svetodiodov-12v-shema.html
Источник http://