Bude mi 24 Voltový LED pásik svietiť polovičnou intenzitou keď ho pripojím na 12V?
Veď keď sa dá pásik stmievať, tak by to tak malo byť. Alebo nie?
Najprv stručná odpoveď pre nedočkavých. Nie, nebude svietiť polovičnou intenzitou, on totiž nebude svietiť vôbec.
Teraz situáciu objasním podrobnejšie.
Najprv si vysvetlíme konštrukciu typického bežného 24V LED pásika, ktoré tvoria snáď 99,9 % globálnej ponuky LED pásov, čo sa týka konštrukcie.
Tieto pásiky pozostávajú zo segmentov, ktoré typicky tvorí 7 ks LED a jeden rezistor, všetko zapojené do série. Dĺžka segmentu je zároveň dĺžka, ktorú môžete z pásika odstrihnúť, bývajú tam vyznačené také nožnice alebo aspoň čiarkovaná čiara.
Pásik s takouto konštrukciou ide principiálne stmievať, v tom problém nie je, avšak určite nejde stmievať znižovaním napätia. Ale povedzme že to skúsite, aby ste si overili, či nemystifikujem. Začnete pomaly znižovať napätie. Pri 24V svieti pásik naplno. Pri povedzme 22 V svieti menej, avšak sotva postrehnuteľne menej. No a pri zhruba 20V náhle zhasne, úplne, pretože cez LED už neprechádza prúd.
Ak pásik chcete stmievať od 0% po 100% musíte použiť stmievač PWM, jeho fungovanie vysvetlím ďalej.
Teraz sa ešte pozrime na tých odhadom 0,1% LED pásov, na ich konštrukciu.
Toto sú pásiky so zabudovaným prúdovým regulátorom. Segment takého pásika má rovnako 7 LED avšak namiesto rezistora má prúdový regulátor. Na pohľad sa to laikovi javí ako nejaký väčší rezistor. Prúdový regulátor zabezpečuje to, že keď ho pripojíte na nejaký širší rozsah napätia, povedzme 15-30V, zabezpečí aby cez LED tiekol vždy rovnaký prúd, ktorý cca zodpovedá prúdu aký tečie cez tieto LED, keď máte pásik s bežnou konštrukciou s rezistorom.
Keďže regulátor zabezpečí rovnaký prúd cez LED a teda aj rovnakú intenzitu svetla, či priložíte 15V, 24V alebo 30V. Prúd je samozrejme nastavený tak, že sa dané LED nepriehrievajú a neničia.
Takáto konštrukcia LED pásu má iba samé výhody a iba jednu nevýhodu. Tou je, ako iste tušíte, cena.
Výhodami sú hlavne úplne rovnaká intenzita na začiatku aj na konci dlhého LED pásu a vždy korektne nastavený rovnaký prúd cez LED, aj keď sa LED začnú svojou činnosťou zahrievať. To má priaznivý vplyv na životnosť. Takéto pásy používame napr. v našich veľkých kruhových lustroch.
Aj prúdové regulátory používané v LED pásoch idú stmievať pomocou PWM, aj keď to už nie je principiálne dané, musí byť táto vlastnosť pásu explicitne uvedená.
No a teraz sa pozrime na to, ako to PWM stmievanie vlastne funguje.
Zapojíte PWM stmievač medzi 24Vzdroj a 24V LED pásik a začnete stmievať, či už diaľkovým ovládaním alebo iným regulačným zariadením. Pásik pekne plynulo a pocitovo lineárne uberá a pridáva intenzitu v rozsahu 0 -100% intenzity svetla.
Nedá Vám to a bežným lacným voltmetrom zmeráte napätie na výstupe stmievača, povedzme pri stlmení na 50%. Nameriate ... 12V! Ako to, že som tvrdil, že pri 12V pásik nebude svietiť vôbec?
Zrada je v tom akým spôsobom PWM stmievač produkuje napätie na svojom výstupe a ako toto napätie merá bežný voltmeter.
Pri stlmení PWM na 50%, stmievač stále produkuje na výstupe 24V avšak takpovediac iba v polovici času, vo zvyšnej polovici času produkuje nulové napätie. Toto striedanie napätí 24V (t.j. plný prúd cez LED, povedzme 100mA) a 0 (t.j. nulový prúd cez LED) sa deje v kratučkých pulzoch, typicky 2000x za sekundu.
Lepšie je to asi vidieť na obrázku:
Striedanie napätí a nim zodpovedajúcich prúdov je také rýchle, že ľudské oko (mozog?) prakticky nemá šancu toto rozlíšiť, myslím to striedanie plný jas – nulový jas. Vyhodnotíme to ako polovičný jas.
Rovnako aj ten bežný lacný voltmeter. Ten totiž merá strednú hodnotu napätia, no a stredná hodnota z hodnôt 0 a 24, ak tieto hodnoty trvajú rovnako dlho a striedajú sa dosť rýchlo, je 12. Na osciloskope by ste ale pekne videli to čo, je na mojom obrázku.
Takto to samozrejme funguje aj pre iné hodnoty stmievania. Pri stlmení na 10% iba jednu desatinu času pulzu tvorí plné napätie, 90% času nulové napätie, 2000x za sekundu atď.
Uvedené v článku platí samozrejme adekvátne aj pre 12V pásiky.