На просторах інтернету є безліч схем плавного розпалювання та згасання світлодіодів із живленням від 12В, які можна зробити своїми руками. Всі вони мають свої переваги та недоліки, відрізняються рівнем складності та якістю електронної схеми. Як правило, в більшості випадків немає сенсу споруджувати громіздкі плати з дорогими деталями. Щоб кристал світлодіода в момент включення плавно набирав яскравість і також плавно згасав у момент вимкнення, достатньо одного МОП транзистора з невеликою обв'язкою.
Схема та принцип її роботи
Розглянемо один із найпростіших варіантів схеми плавного включеннята вимикання світлодіодів з управлінням з плюсового дроту. Крім простоти виконання, дана найпростіша схемамає високу надійність та невисоку собівартість. У початковий момент часу при подачі напруги живлення через резистор R2 починає протікати струм, і конденсатор заряджається С1. Напруга на конденсаторі не може змінитися миттєво, що сприяє плавному відкриттю транзистора VT1. Наростаючий струм затвора (висновок 1) проходить через R1 і призводить до зростання позитивного потенціалу стоку польового транзистора (висновок 2). В результаті відбувається плавне включення навантаження зі світлодіодів.
У момент відключення живлення відбувається розрив електричного ланцюгаз «керівного плюсу». Конденсатор починає розряджатися, віддаючи енергію резисторам R3 та R1. Швидкість розряду визначається номіналом резистора R3. Чим більший його опір, тим більше накопиченої енергії піде в транзистор, а отже, довше триватиме процес загасання.
Для можливості налаштування часу повного включення та вимкнення навантаження, до схеми можна додати підстроювальні резистори R4 і R5. При цьому для коректності роботи схему рекомендується використовувати з резисторами R2 і R3 невеликого номіналу. 
Будь-яку із схем можна самостійно зібрати на платі невеликого розміру. 
Елементи схеми
Головний елемент управління – потужний n-канальний МОП транзистор IRF540, струм стоку якого може досягати 23 А, а напруга сток-витік – 100В. Розглянуте схемотехнічне рішення передбачає роботу транзистора в граничних режимах. Тому радіатор йому не буде потрібний.
Замість IRF540 можна скористатися вітчизняним аналогом КП540.
Опір R2 відповідає за плавне розпалювання світлодіодів. Його значення має бути в межах 30-68 кОм і підбирається в процесі налагодження, виходячи з особистих переваг. Замість нього можна встановити компактний багатооборотний підстроювальний резистор на 67 кОм. У такому випадку можна коригувати час розпалювання за допомогою викрутки.
Опір R3 відповідає за плавне згасання світлодіодів. Оптимальний діапазон значень 20–51 кОм. Замість нього можна запаяти підстроювальний резистор, щоб коригувати час згасання. Послідовно з підстроювальними резисторами R2 і R3 бажано запаяти по одному постійному опору невеликого номіналу. Вони завжди обмежать струм і запобігають короткому замиканню, якщо підстроювальні резистори викрутити в нуль.
Опір R1 служить завдання струму затвора. Для транзистора IRF540 достатньо номіналу 10 кОм. Мінімальна ємність конденсатора С1 повинна становити 220 мкФ з граничною напругою 16 В. Ємність можна збільшити до 470 мкФ, що одночасно збільшить час повного включення та вимкнення. Також можна взяти конденсатор на більшу напругу, але тоді доведеться збільшити розмір друкованої плати.
Управління з «мінусу»
Вище переведені схеми відмінно підходять для використання в автомобілі. Однак складність деяких електричних схемполягає в тому, що частина контактів замикається за плюсом, а частина – за мінусом (загальним дротом або корпусом). Щоб керувати наведеною схемою мінусу харчування, її потрібно трохи доопрацювати. Транзистор потрібно замінити на p-канальний, наприклад, IRF9540N. Мінусовий вивід конденсатора з'єднати із загальною точкою трьох резисторів, а плюсовий висновок замкнути на джерело VT1. Допрацьована схема матиме харчування зі зворотною полярністю, а керуючий плюсовий контакт зміниться на мінусовий. 
Читайте також
Принцип роботи схеми:
Керуючий «плюс» надходить через діод 1N4148 та резистор 4,7 ком на базу транзистора КТ503. При цьому транзистор відкривається, і через нього і резистор 68 ком починає заряджатися конденсатор. Напруга на конденсаторі плавно зростає, і далі через резистор 10 ком надходить на вхід польового транзистора IRF9540. Транзистор поступово відкривається, збільшуючи плавно напругу на виході схеми. При знятті напруги, що управляє, транзистор КТ503 закривається. Конденсатор розряджається вхід польового транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм. Після закінчення процесу розряду конденсатора схема перестає споживати струм і переходить у режим очікування. Споживаний струм у цьому режимі незначний.
Схема з керуючим мінусом:
Відзначено розпинування IRF9540N
Схема з керуючим плюсом:
Відзначено розпинування IRF9540N та KT503
На цей раз виготовляти схему вирішив методом ЛУТ (лазерно-праскова технологія). Робив я це перший раз у житті, одразу скажу, що нічого складного немає. Для роботи нам знадобиться: лазерний принтер, глянцевий фотопапір (або сторінка глянсового журналу) та праска.
К О М П О Н Е Н Т И:
Транзистор IRF9540N
Транзистор KT503
Випрямний діод 1N4148
Конденсатор 25V100µF
Резистори:
- 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
Односторонній склотекстоліт та хлорне залізо
Клемники гвинтові, 2-х та 3-х контактні, 5 мм
При необхідності змінити час розпалювання та загасання світлодіодів можна підбором номіналу опору R2, а також підбором ємності конденсатора.
Р А Б О Т А:
?????????????????????????????????????????
?1? У цьому записі докладно покажу, як виготовляти плату з плюсом, що управляє. Плата з керуючим мінусом робиться аналогічно, навіть трохи простіше через меншу кількість елементів. Зазначаємо на текстоліті межі майбутньої плати. Краї робимо трохи більше ніж малюнок доріжок, а потім вирізаємо. Існує багато способів різання текстоліту: ножівкою по металу, ножицями по металу, за допомогою гравера тощо.
Я за допомогою канцелярського ножа зробив борозенки по наміченим лініях, далі випил ножовкою і обточив краї напилком. Також пробував використовувати ножиці по металу – виявилося набагато простіше, зручніше та без пилу.
Далі прошкуруємо заготівлю під водою наждачним папероміз зернистістю P800-1000. Потім сушимо та знежирюємо поверхню плати 646 розчинником за допомогою безворсової серветки. Після цього не можна руками торкатися поверхні плати.
2? Далі за допомогою програми SprintLayot відкриваємо та друкуємо на лазерному принтері схему. Друкувати необхідно лише шар із доріжками без позначень. Для цього в програмі під час друку зліва вгорі в розділі "шари" знімаємо непотрібні галочки. Також під час друку в настройках принтера виставляємо високу чіткість та максимальну якість зображення. Програму та трохи доопрацьовані мною схеми залив для Вас на Яндекс.Диск.
За допомогою малярського скотчу приклеюємо на звичайний аркуш А4 сторінку глянцевого журналу/глянцевий фотопапір (якщо їх розміри менші за А4) і друкуємо на ній нашу схему.
Я пробував використовувати кальку, сторінки глянцевого журналу та фотопапір. Найзручніше, звичайно, працювати з фотопапером, але без останнього і сторінки журналу цілком згодяться. Калькою ж користуватися не раджу - малюнок на платі дуже погано продрукувався і вийде нечітким.
3? Тепер прогріваємо текстоліт та прикладаємо нашу роздруківку. Потім праскою з хорошим притиском пропрасувати плату протягом декількох хвилин.
Тепер даємо платі повністю охолонути, після чого опускаємо в ємність з холодною водою на кілька хвилин і акуратно позбавляємося паперу на платі. Якщо повністю не віддирається, то скочуємо потихеньку пальцями.
Потім перевіряємо якість продрукованих доріжок і погані місця підфарбовуємо тонким перманентним маркером.
4? За допомогою двостороннього скотчу приклеюємо плату на шматочок пінопласту та поміщаємо у розчин хлорного заліза на кілька хвилин. Час витравлення залежить від багатьох параметрів, тому періодично дістаємо та перевіряємо нашу плату. Хлорне залізо використовуємо безводне, розводимо в теплій воді згідно з пропорціями, вказаними на упаковці. Щоб прискорити процес травлення, можна періодично похитувати ємність з розчином.
Після того, як непотрібна мідь страва - відмиваємо плату у воді. Потім за допомогою розчинника чи наждачки зчищаємо тонер із доріжок.
5? Потім потрібно просвердлити дірочки для монтажу елементів плати. Для цього я використовував бормашинку (гравер) та свердла діаметром 0.6 мм та 0.8 мм (через різної товщининіжок елементів).
6? Далі потрібно облудити плату. Є безліч різних способів, я вирішив скористатися одним із найпростіших і доступних. За допомогою пензлика змащуємо плату флюсом (наприклад ЛТІ-120) та паяльником лудимо доріжки. Головне не тримати жало паяльника на одному місці, інакше можливий відрив доріжок під час перегріву. Беремо на жало більше припою та ведемо їм уздовж доріжки.
7? Тепер напоюємо необхідні елементи згідно зі схемою. Для зручності SprintLayot роздрукував на простому папері схему з позначеннями і при пайці звіряв правильність розташування елементів.
8? Після паяння дуже важливо повністю змити флюс, інакше можуть бути коротухи між провідниками (залежить від флюсу). Спочатку рекомендую ретельно протерти плату 646 розчинником, а потім добре промити щіткою з милом та висушити.
Після сушіння підключаємо «постійний плюс» та «мінус» плати до живлення («керуючий плюс» не чіпаємо), потім замість світлодіодної стрічки приєднуємо мультиметр і перевіряємо, чи немає напруги. Якщо хоч якась напруга все-таки присутня, значить десь коротить, можливо, погано змили флюс.
Ф О Т О Г Р А Ф І І:
Прибрав плату в термоусадку
В І Д Е О:
?????????????????????????????????????????
І Т О Г:
?????????????????????????????????????????
Виконаною роботою я задоволений, хоч і витратив чимало часу. Процес виготовлення плат методом ЛУТ видався мені цікавим і нескладним. Але, не дивлячись на це, у процесі роботи припустився, напевно, всіх помилок, які тільки можливо. Але на помилках, як кажуть, навчаються.
Подібна плата плавного розпалювання світлодіодів має досить широке застосування і може використовуватися як в автомобілі (плавне розпалювання ангельських вічко, панелі приладів, підсвічування салону тощо), так і в будь-якому іншому місці, де є світлодіоди та живлення від 12В. Наприклад, підсвічування системного блоку комп'ютера або декорування підвісних стель.
Напевно багато кому хотілося б внести в свій автомобіль щось нове. Сьогодні розглянемо як внести невеликі конструкторські зміни в підсвічування автомобіля ... а може і не авто, так само можна керувати світлодіодною стрічкоюнаприклад у підсвічуванні інтер'єру
Наш пристрій плавно включатиме і вимикатиме навантаження, вироблятиме плавне розпалювання.
Як це працює
До VCC+ підключаємо джерело живлення +12 вольт. До REM підключаємо керуючий плюс, саме в автомобілі це буде плюс запалення. З контактами LED все має бути зрозуміло, "+" та "-" світлодіодів.
На схемі T1 транзистор BC817 - вітчизняний аналогКТ503. Транзистор Т2 - IRF9540.
Якщо ви захочете збільшити час розпалювання, вам необхідно збільшити номінал R2, для зменшення відповідно знизити. Для керування часом гасіння аналогічну операцію необхідно зробити з резистором R3.
Щоб мінімізувати плату, використовував SMD резистори, а для зручності застосував термінальні блоки.
Плати виготовлені технологією ЛУТ. І після виконаних маніпуляцій отримуємо компактний та корисний пристрій:
Існують випадки, коли необхідно забезпечити плавне включення світлодіодів, що застосовуються для освітлення або підсвічування, а в деяких випадках і вимкнення. Плавний розпал може знадобитися з різних причин.
По-перше, при миттєвому включенні світло сильно «б'є по очах» і змушує нас щуритися і примружуватися, вичікуючи, поки очі звикнуть до нового рівня яскравості. Цей ефект пов'язаний з інерційністю процесу акомодації ока і, звичайно, має місце не тільки при включенні світлодіодів, але і будь-яких інших джерел світла.
Просто у випадку зі світлодіодами він погіршується тим, що поверхня, що випромінює, дуже мала. Якщо говорити науковою мовою – джерело світла має дуже велику габаритну яскравість.
По-друге, можуть переслідуватися суто естетичні цілі: погодьтеся плавно загоряється або гасне світло - це красиво. Схема живлення світлодіодів має бути вдосконалена належним чином. Розглянемо два різних способуплавного включення та вимикання світлодіодів.
Затримка RC-ланцюгом
Перше що має спасти на думку людині, знайомій з електротехнікою – введення затримки за допомогою включення до схеми живлення світлодіодів RC-ланцюжка: резистора та конденсатора. Схема наведено на рис.1. При подачі напруги на вхід – напруга на конденсаторі, у міру його заряду, наростатиме за час приблизно рівний 5τ, де τ=RC – постійна часу. Тобто, кажучи простою мовою, час включення світла визначатиметься добутком ємності конденсатора та опору резистора. Відповідно, чим більше ємність та опір, тим довше відбуватиметься розпал світлодіодів. При відключенні живлення конденсатор розряджатиметься на світлодіоди. Час, протягом якого відбуватиметься плавне згасання, також визначатиметься τ, але в цьому випадку замість R у твір увійде динамічний опір світлодіодів. Наприклад, конденсатор на 2200 мкФ і резистор на 1 ком теоретично «розтягнуть» час включення на 2,2 секунди. Природно на практиці це значення відрізнятиметься від розрахункового як за рахунок розкиду параметрів (у електролітичних конденсаторів допуски на номінал зазвичай дуже великі) RC-ланцюга, так і за рахунок параметрів самих світлодіодів. Не слід забувати, що p-n-перехід почне відкриватися і випромінювати світло при певному пороговому значенні. Подана проста схема добре дозволяє зрозуміти принцип дії цього методу, але для практичної реалізації вона мало придатна. Для отримання робочого рішення удосконалимо її запровадженням кількох додаткових елементів(Рис.2). 
Працює схема так: при включенні живлення конденсатор С1 заряджається через резистор R2, транзистор VT1, у міру зміни напруги на затворі, зменшує опір свого каналу, тим самим збільшуючи струм через світлодіод. Вимкнення живлення призведе до розряду конденсатора через світлодіоди та резистор R1.
Включимо «мозки»…
Якщо схема повинна забезпечити більшу гнучкість і функціональність, наприклад, не змінюючи «залізо» ми хочемо отримати кілька режимів роботи і задавати час розпалювання і згасання більш точно, то час включити в схему мікроконтролер і інтегральний драйвер LED з входом управління. Мікроконтролер здатний з високою точністю відраховувати необхідні інтервали часу та видавати команди на керуючий вхід драйвера у вигляді ШІМ. Перемикання режимів роботи можна передбачити і вивести для цього відповідну кнопку. Необхідно лише сформулювати – що ми хочемо отримати та написати відповідну програму. Як приклад можна навести драйвер потужних світлодіодів LDD-H, який випускається з номінальними значеннями струмів від 300 до 1000 мА та має вхід ШІМ. Схема включення конкретних драйверів зазвичай наводиться у тих. опис виробника (data sheet). На відміну від попереднього способу, час на включення та вимкнення не залежатиме від розкиду параметрів елементів схеми, температури довкіллячи падіння напруги на світлодіодах. Але за точність потрібно буде заплатити – це рішення дорожче.
У деяких випадках потрібно реалізувати схему плавного увімкнення або вимкнення світлодіода (LED). Особливо затребуване це рішення в організації дизайнерських рішень. Для здійснення задуманого є два шляхи розв'язання. Перший – купівля готового блоку розпалювання у магазині. Другий – виготовлення блоку власноруч. У рамках статті з'ясуємо, чому варто вдатися до другого варіанту, а також розберемо найпопулярніші схеми.
Купувати чи робити самому?
Якщо потрібно терміново чи ні бажання та часу збирати блок плавного вмикання світлодіодів своїми руками, то можна і купити готовий пристрій у магазині. Єдиний мінус – ціна. Вартість деяких виробів, залежно від параметрів та виробника, може перевищувати в кілька разів собівартість пристрою, зробленого своїми руками.
Якщо є час і особливо бажання, то варто звернути увагу на давно розроблені та перевірені часом схеми плавного включення та вимикання світлодіодів.
Що потрібно
Для того, щоб зібрати схему плавного розпалювання світлодіодів, в першу чергу знадобиться невеликий набір радіоаматора, як навичок, так і інструментів:
- паяльник та припій;
- текстоліт для плати;
- корпус майбутнього пристрою;
- набір напівпровідникових приладів (резистори, транзистори, конденсатори, світлодіоди, діоди тощо);
- бажання та час;
Як видно зі списку, нічого особливого та складного не потрібно.
Основа основ плавного включення
Давайте почнемо з елементарних речей і згадаємо, що таке RC – ланцюг і як він пов'язаний з плавним розпалюванням та загасанням світлодіода. Подивіться на схему.
До її складу входить лише три компоненти:
- R – резистор;
- C – конденсатор;
- HL1 - підсвічування (світлодіод).
Два перші компоненти і становлять RC – ланцюг (твір опору та ємності). Від збільшення опору R та ємності конденсатора C збільшується час розпалювання LED. При зменшенні, навпаки.
Ми не заглиблюватимемося в основи електроніки і розглядатимемо, як протікають фізичні процеси (точніше струм) у даній схемі. Досить знати, що вона є основою роботи всіх пристроїв плавного розпалювання і згасання.
Розглянутий принцип RC – затримки є основою всіх рішень плавного включення і вимкнення світлодіодів.
Схеми плавного включення та вимкнення світлодіодів
Розбирати громіздкі схеми немає сенсу, т.к. для вирішення більшості завдань справляються прості пристрої, що працюють на елементарних схемах Розглянемо одну з таких схем плавного включення та вимкнення світлодіодів. Незважаючи на простоту, вона має ряд плюсів, високу надійність та низьку собівартість.
Складається з таких деталей:
- VT1 – польовий транзистор IRF540;
- C1 – конденсатор ємністю 220 mF та напругою 16V;
- R1, R2, R3 - резистори номіналом 10, 22, 40 kOm відповідно;
- LED – світлодіод.
Працює від напруги 12 Вольт за наступним алгоритмом:
- При включенні схеми ланцюг живлення через R2 протікає струм.
- У цей час C1 набирає ємність (заряджається), що забезпечує поступове відкриття польовика VT
- Зростаючий струм на затворі (висновок 1) протікає через R1, і змушує поступово відкриватися стік польовика VT
- Струм йде на початок все того ж польовика VT1 і далі на LED.
- Світлодіод поступово посилює випромінювання світла.
Згасання світлодіода відбувається при знятті живлення. Принцип зворотний. Після відключення живлення конденсатор C1 починає поступово віддавати свою ємність на опори R1 і R2.
Швидкість розряду, а тим самим швидкість плавного загасання світлодіода, може регулюватися номіналом опору R3. Поекспериментуйте, щоб зрозуміти, як номінал впливає на швидкість розпалювання та загасання LED. Принцип наступний - вищий опір, повільніше загасання, і навпаки.
Головний елемент – це польовий n-канальний MOSFET транзистор IRF540, решта напівпровідникових приладів відіграють допоміжну роль (обв'язування). Варто відзначити його важливі характеристики:
- Струм стоку: до 23 Ампер;
- полярність: n;
- напруга стік – джерело: 100 Вольт.
Більш детальну інформацію, у тому числі і ВАХ, можна знайти на сайті виробника в datasheet.
Доопрацьований варіант з можливістю налаштування часу
Розглянутий вище варіант передбачає використання пристрою без можливості регулювання часу розпалювання та загасання LED. А іноді це потрібно. Для реалізації лише потрібно доповнити схему декількома елементами, а саме R4, R5 – регульовані опори. Вони призначені для реалізації функції підстроювання часу повного включення та вимкнення навантаження.
Розглянуті схеми плавного розпалювання та згасання відмінно підійдуть для реалізації дизайнерського підсвічування в автомобілі (багажник, двері, область ніг передніх пасажирів).
Ще одна популярна схема
Друга найпопулярніша схема плавного включення та вимкнення світлодіодів дуже схожа на дві розглянуті, але сильно відрізняються за принципом роботи. Управління включенням відбувається за мінусом.
Широке застосування схеми знайшли в тих місцях, де одна частина контактів замикається мінусом, а інша плюсом.
Відмінність схеми від розглянутих раніше. Головна відмінність – це інший транзистор. Полевик обов'язково потрібно замінити на p - канальний (маркування вказано на схемі нижче). Потрібно «перевернути» конденсатор, тепер плюс кондер піде на джерело транзистора. Не забувайте, доопрацьований варіант має харчування із зворотною полярністю.
Відео
Для поглибленого розуміння всього, що відбувається в розглянутих варіантах, пропонуємо подивитися цікаве відео, автор якого, за допомогою програми проектування електронних схем, поступово показує принцип роботи плавного включення та вимкнення світлодіоду на різних варіантах. Уважно подивившись відео, Ви зрозумієте, чому обов'язково потрібно використовувати транзистор.
Висновок
Розглянуті рішення є найпопулярнішими та затребуваними. У мережі інтернет, на формах ведуться великі дискусії щодо простоти та малої функціональності даних схем, проте практика показала, що у побуті їхнього функціоналу вистачає сповна. Великий плюс розглянутих рішень включення та вимикання світлодіодів – це простота виготовлення та низька собівартість. Для розробки готового рішення піде трохи більше 3-7 годин.
