Wprowadzenie
Ściemnianie LED przynosi wiele korzyści: oszczędność energii, poprawę atmosfery, wydłużenie żywotności źródła światła i wyższą skuteczność. Na jakość ściemniania największy wpływ mają źródło światła LED i sam zasilacz. Źródła LED można ogólnie podzielić na dwa typy: same diody LED oraz diody LED z rezystorem. Czasami źródło LED występuje jako moduł zawierający przetwornicę DC-DC, jednak tego rodzaju złożone moduły nie są omawiane w tym artykule.
Jeśli źródło światła LED składa się tylko z diod, najczęściej stosowaną metodą ściemniania jest regulacja natężenia prądu zasilającego. W takim przypadku zasilacz musi być do tego przystosowany. Seria HLG firmy Mean Well umożliwia regulację prądu i może być sterowana zewnętrznym ściemniaczem poprzez sygnał DC 1–10V*, modulację szerokości impulsu (PWM) 10V lub za pomocą prostego rezystora.
Drugi typ źródła to dioda LED z rezystorem, czyli popularna taśma LED. Taśmy LED są szeroko stosowane, ponieważ ich napięcie robocze jest względnie stałe dzięki obecności rezystora w szeregowym połączeniu z diodą. Dlatego użytkownik może łatwo zasilić taśmę LED za pomocą źródła napięcia stałego, np. zasilacza 12V lub 24V. Samo zasilenie taśmy LED nie jest trudne, ale ściemnianie może już sprawiać problemy. Artykuł ten opisuje skutki ściemniania taśmy LED przy użyciu zasilacza regulującego prąd. Omawia także typowe niepożądane efekty związane ze ściemnianiem. Najprostsze i najskuteczniejsze ściemnianie taśmy LED uzyskuje się przy użyciu zasilacza o wyjściu PWM.
Typowe niepożądane efekty podczas ściemniania LED
Ściemnianie źródła światła wydaje się proste, ale by osiągnąć płynny i dobry efekt, trzeba wziąć pod uwagę kilka czynników. W przeciwnym razie mogą pojawić się problemy opisane w Tabeli 1.
| Zachowanie | Opis |
| Martwy zakres | Regulacja ściemniacza bez odpowiadającej zmiany poziomu światła |
| Migotanie | Małe zmiany w intensywności światła |
| Gaśnięcie | Światła niespodziewanie się wyłączają |
| Efekt popcornu | Różne czasy włączania się poszczególnych modułów LED na tym samym obwodzie |
| Błyskanie | Źródło światła okresowo się włącza, mimo że powinno być wyłączone |
| Ghosting | Źródło światła świeci się na niskim poziomie, mimo że powinno być wyłączone |
| Pop-on | Konieczność podniesienia ustawienia ściemniacza ponad aktualne, aby uzyskać światło przy włączaniu |
| Widoczne skoki | Widoczne zmiany poziomu światła podczas regulacji ściemniacza |
Tabela 1. Typowe niepożądane efekty podczas ściemniania
Rysunek 1. Zasilacz LED HLG-100 firmy MEAN WELL z regulacją prądu podłączony do taśmy LED przy różnych długościach (obciążeniach): (a) pełne obciążenie – najlepsze ściemnianie; (b) 70% długości – umiarkowana jakość ściemniania, niewielka martwa strefa; (c) 30% długości – najgorszy efekt ściemniania, duża martwa strefa.
PWM jako rozwiązanie problemu martwej strefy
Można by uznać, że problem martwej strefy znika, jeśli zasilacz zawsze działa przy pełnym obciążeniu. Pojawia się jednak pytanie: po co używać zasilacza o dużej mocy, jeśli i tak działa tylko przy częściowym obciążeniu? Takie rozumowanie wydaje się logiczne, ale nie zawsze jest praktyczne. Długość taśmy LED często jest trudna do przewidzenia – na przykład w oświetleniu dekoracyjnym barów czy restauracji. Dlatego najlepszym rozwiązaniem jest użycie zasilacza LED z wyjściem PWM, który ściemnia nie poprzez zmianę prądu, lecz przez modulację impulsów.
Poziom jasności światła jest uzależniony od wypełnienia sygnału PWM. Kluczowe parametry to rozdzielczość ściemniania oraz częstotliwość PWM. Minimalny poziom ściemniania powinien wynosić 0,1%, aby uzyskać 8-bitową rozdzielczość, która spełni wymagania większości zastosowań. Częstotliwość PWM powinna być jak najwyższa, aby uniknąć migotania, które pokazano w Tabeli 1. Według publikacji, częstotliwość powinna być nie niższa niż 1,25 kHz, by zminimalizować efekt wizualnych zakłóceń*.
Wnioski
Najlepszym sposobem na ściemnianie taśmy LED jest użycie metody PWM, która eliminuje martwą strefę – typowy problem przy regulacji prądu. Firma Mean Well oferuje serię zasilaczy PWM o mocy 40–120 W, z funkcją analogowego ściemniania 3 w 1 (cyfrowa wersja DALI jest w przygotowaniu) i stopniem ochrony IP67, idealnych do zastosowań z taśmami LED.