Как сделать плавное включение светодиодов
Простейшая схема плавного розжига и затухания светодиодов
На просторах интернета имеется множество схем плавного розжига и затухания светодиодов с питанием от 12В, которые можно сделать своими руками. Все они имеют свои достоинства и недостатки, различаются уровнем сложности и качеством электронной схемы. Как правило, в большинстве случаев нет смысла сооружать громоздкие платы с дорогостоящими деталями. Чтобы кристалл светодиода в момент включения плавно набирал яркость и также плавно погасал в момент выключения, достаточно одного МОП транзистора с небольшой обвязкой.
Схема и принцип ее работы
Рассмотрим один из наиболее простых вариантов схемы плавного включения и выключения светодиодов с управлением по плюсовому проводу. Помимо простоты исполнения, данная простейшая схема имеет высокую надежность и невысокую себестоимость. 
В начальный момент времени при подаче напряжения питания через резистор R2 начинает протекать ток, и заряжается конденсатор С1. Напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно, что способствует плавному открытию транзистора VT1. Нарастающий ток затвора (вывод 1) проходит через R1 и приводит к росту положительного потенциала на стоке полевого транзистора (вывод 2). В результате происходит плавное включение нагрузки из светодиодов.
В момент отключения питания происходит разрыв электрической цепи по «управляющему плюсу». Конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию резисторам R3 и R1. Скорость разряда определяется номиналом резистора R3. Чем больше его сопротивление, тем больше накопленной энергии уйдет в транзистор, а значит, дольше будет длиться процесс затухания.
Для возможности настройки времени полного включения и выключения нагрузки, в схему можно добавить подстроечные резисторы R4 и R5. При этом, для корректности работы, схему рекомендуется использовать с резисторами R2 и R3 небольшого номинала. 
Любую из схем можно самостоятельно собрать на плате небольшого размера. 
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.
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. 
Как плавно включить и выключить светодиод, популярные схемы розжига
В некоторых случаях требуется реализовать схему плавного включения или выключения светодиода (LED). Особенно востребовано данное решение в организации дизайнерских решениях. Для осуществления задуманного есть два пути решения. Первый – покупка готового блока розжига в магазине. Второй – изготовление блока своими руками. В рамках статьи выясним, почему стоит прибегнуть ко второму варианту, а также разберем самые популярные схемы.
Покупать или делать самому?
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.
Что нужно
Для того, чтобы собрать схему плавного розжига светодиодов в первую очередь потребуется небольшой набор радиолюбителя, как навыков, так и инструментов:
Как видно из списка, ничего особенного и сложного не требуется.
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:
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.
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:
Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:
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:
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.
Видео
Для углубленного понимания всего происходящего в рассмотренных вариантах предлагаем посмотреть интересное видео, автор которого, при помощи программы проектировки электронных схем, постепенно показывает принцип работы плавного включения и выключения светодиода на разных вариантах. Внимательно посмотрев видео, Вы поймете почему обязательно нужно использовать транзистор.
Вывод
Рассмотренные решения являются самыми популярными и востребованными. В сети интернет, на формуах ведутся большие дискуссии по поводу простоты и малой функциональности данных схем, однако практика показала, что в быту их функционала хватает сполна. Большой плюс рассмотренных решений включения и выключения светодиодов – это простота изготовления и низкая себестоимость. Для разработки готового решения уйдет не более 3-7 часов.
Плавное включение светодиодов
Пришла мне тут как-то в голову мысль, что некрасиво, когда такая замечательная штука, как светодиодная лента загорается сразу, как лампочка Ильича прям. И навеяна эта мысль была моим фокусом с плавным включением света в салоне 🙂
Я решил, что хочу сделать приборчик, который позволил бы мне любую светодиодную ленту (будь то в автомобиле или дома) разжигать так же плавно. И хоть я себе в машину еще и не поставил светодиодной подветки никуда, но в планах она есть, так что решил на счет приборчика заморочиться.
Выдумывать велосипед не стал, решил поискать в интернете. При поиске почти на каждом сайте наталкивался на схемы, где светодиодная нагрузка сильно ограничивается возможностями схемы. Мне же хотелось, чтобы схема лишь плавно поднимала напряжение на выходе, чтобы диоды плавно разгорались и затухали при выключении.
Дополнительными требованиями были:
1. Наличие управляющего сигнала, который активирует схему. Например, включение тумблера на приборке, закрытие двери, активация какого-либо устройства.
2. Схема в режиме ожидания не должна потреблять заряд аккумулятора
И такую схемку я нашел 🙂 Авторские права нарушать не будем, образец взял отсюда. У исходной схемы пришлось поменять все номиналы сопротивлений, ибо время розжига около 50 (сек) меня никак не устраивало. Мне даже поначалу показалось, что схема вообще не работает, пока мультиметром не померял. Поэтому внес изменения, и вот результат:
Розжиг происходит примерно за 3 секунды, затухание — примерно столько же.
Принцип работы у нее такой:
Управляющий сигнал поступает через входной диод КД522Б от чего-нибудь (например, при открывании двери). Затем ток начинает поступать через резистор 750(Ом) на базу транзистора КТ503В. Транзистор открывается и через него и резистор 4,7(кОм) начинает заряжаться конденсатор 1000(мкФ). При этом напряжение на нем плавно возрастает и через резистор 10(кОм) поступая на вход полевого транзистора IRF9540.
Транзистор постепенно открывается, плавно увеличивая напряжение на выходе схемы.
При отключении управляющего напряжения КТ503В закрывается. Конденсатор разряжается на вход IRF9540 через резистор 4(кОм).
После разрядки конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в ждущий режим. Потребляемый ток в режиме ожидания незначителен.
При необходимости изменить время розжига и затухания светодиодов:
1. Для увеличения времени розжига нужно увеличить сопротивления резистора 4,7(кОм). Для уменьшения — уменьшить 🙂
2. Для увеличения времени затухания — провести те же манипуляции с резистором 4(кОм).
3. Можно еще поиграться с величиной емкости (главное не ставьте номинал напряжения ниже 16В).
Что я использовал:
1. Емкость 16В, 1000мкФ
2. Транзисторы КТ503В, IRF9540
3. Резисторы 750Ом, 10кОм, 4,7кОм, 4,0кОм.
4. Диод КД522Б
Достоинствами данной схемы является то, что подключаемая нагрузка зависит только от возможностей блока питания (аккумулятора авто), и от полевого транзистора IRF9540, который очень надежен (дает возможность подключить через себя аж 140Вт нагрузки при токе до 23А аж! зы — не верится, но в описании такая инфа указана). Так что если у вас хороший блок питания — то вперед! Схема выдержит хоть 10 метров светодиодной ленты влегкую 🙂 (правда, возможно, полевик придется охлаждать).
Вот как все это выглядит в сборе:
Надеюсь, вам понравилась моя статья и вы примените данную схему в своем автомобиле (или квартире) и будете получать еще большее удовольствие от вождения!
► Плавный розжиг/затухание светодиодов (схема)
Приветствую Вас, дорогие друзья! Постоянные читатели наверняка помнят запись в моём БЖ с просьбой помочь разобраться со схемой плавного розжига. Хотелось бы кратко напомнить, в чём заключалась проблема. Тогда, уже почти месяц назад, я спаял всё согласно схеме, найденной на просторах Драйва, но работал плавный розжиг, к сожалению, не так, как должен. Перед тем, как начать плавно разгораться, диоды тускло мигали один раз (иногда просто тускло горели) и потом только начинается плавный старт. Светодиоды должны не сразу разжигается, а через 3-4 секунды, но изначально не мигать и не светиться вообще. Схему пробовал собирать как на монтажной плате, так и без платы вовсе – но диоды все равно тускло мигали. Перепробовал я тогда множество различных вариантов, но так и не смог добиться правильной работы.
Перечитав кучу форумов, пообщавшись со многими людьми, пришел в итоге к выводу, что схема является неверной, обрубком правильной рабочей полной схемы. Хотелось бы отметить, что “обрубленная” схема умеет только плавно разжигать диоды (да и то с миганием), а плавного затухания уже нет. Хотел также поблагодарить Тиму за советы!
Итак, теперь объясню, в чём же была ошибка в схеме, из-за которой я больше месяца провозился с изготовлением платы плавного розжига. Так как я достаточно далек от радиотехники, то объясню простым языком. В правильной полной схеме линия, подключенная к «постоянному минусу» разорвана установленным транзистором КТ503 и замыкается только после подачи на транзистор положительного управляющего сигнала. То есть получается, что плата плавного розжига постоянно подключена к «плюсу» и «минусу» («минус» общий на светодиоды и на элементы платы), но на светодиоды «минус» “поступает”, а на элементы платы – нет (так как линия разорвана транзистором КТ503). В “обрубленной” схеме почему-то этот транзистор был убран вовсе, но минус при этом остался общим, поэтому и работала схема не совсем правильно, и не было плавного затухания.
Принцип работы схемы (информация из интернета):
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.
“Обрубленная” схема с небольшими поправками подходит только для подключения с управлением по «минусу» (например для подсветки салона, где управление от концевиков дверей). При таком раскладе нужно все равно разорвать «общий минус» («минус» с ленты постоянно подключен к питанию, «минус» с платы является управляющим). Ниже привожу правильные схемы с «управляющим минусом и плюсом» соответственно.
Схема с управляющим минусом:
Схема с управляющим плюсом:
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
═════════════════════════════════════════
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:
═════════════════════════════════════════
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.
Всем спасибо за внимание! С удовольствием отвечу на все Ваши вопросы!