как много в этом слове
ЧАСТЬ 1
Когда мы говорим об управлении светом, первое что приходит на ум – классический выключатель, «щелчок». Да, этот трудяга служит нам верой-правдой не одно столетие. И даже сейчас нам никуда от него не деться. Но есть у него один существенный недостаток: им нельзя регулировать яркость включаемого светильника. Пришло время призвать ему на подмогу современные технологии, позволяющие в компактном корпусе стандартного выключателя, разместить устройство регулировки яркости – ДИММЕР.
В классическом варианте, когда мы говорим об управлении яркостью лампочки накаливания или люстры с такими лампочками или галогенными лампами – все что нам нужно, это заменить наш выключатель диммером. И вот, качество нашей жизни улучшилось!
А вот что происходит с током, протекающим через лампу при разном положении регулятора/яркости лампы:
Здесь серым выделена часть, совершающая работу в лампе для выделение света.
ЧАСТЬ 2
В первой части мы говорили, что достаточно заменить выключатель на диммер и все. Но это справедливо только для источника света с нитью накала, подключаемой непосредственно в сеть 220В, т. к. называемая «резистивная нагрузка».
Но не все так просто, когда мы говорим о диммировании современных светодиодных ламп, светодиодных светильников или светодиодных лент. Основная сложность в диммировании светодиодов в любом их применении – то, что его нельзя напрямую включить в 220В. Вернее, можно, но ничего хорошего из этого не получится, потому, что напряжение питание светодиодов находится в пределах 3-100в, в зависимости от применения.
Большинство источников питания для светодиодных источников света представляют собой стабилизированный блок питания на фиксированные ток или напряжение, и рассчитаны на подключение к сети 220В. Это может внешний блок питания, например для подключения ленты, или встроенный в лампу миниатюрный блок питания.
При попытке фазного диммирования такого блока питания, не предназначенного для диммирования, либо ничего не получится, либо он сгорит. Дело вот в чем: стандартные блоки питания для светодиодных светильников или лент рассчитаны на «чистый синус» на входе. А на графике зависимости яркости от проходящего тока (см. ЧАСТЬ 1) мы увидели, что регулировка происходит «отрезанием» части полуволны синусоиды переменного тока 220В. Поэтому, для работы с таким диммером – регулятором были придуманы специализированные блоки питания с модифицированным входом.
До появления на рынке мощных полевых транзисторов, регулировка по «переднему фронту», Leading Edge, т.е. отрезанием передней части синусоиды переменного тока, была единственным способом диммирования. Но для светодиодных источников света и их диммируемых блоков питания этот способ был не очень подходящим: диаппазон регулировок был небольшим, управление нестабильное, плюс мерцание светового потока, делало это диммирование непривлекательным в глазах конечных пользователей. С появлением полевых транзисторов, способных коммутировать достаточно большую нагрузку, значительно улучшились параметры задающих диммеров, появилась возможность «отрезать» заднюю часть полуволны синусоиды, так называемый Trailing Edge.
ЧАСТЬ 3
Пришло время разобраться, что же происходит на второй половине диммера-исполнительного устройства, которая подключается непосредственно к светодиодам.
Здесь нужно пояснить, что для светодиодных лент и для светодиодных светильников используются разные принципы диммирования. Для лент необходимо стабильное напряжение (стандартные значения 5, 12, 24 вольт), а для светильников необходим стабильный ток питания сборок светодиодов (стандартные значения 350, 700, 1000 мА, но часто встречаются нестандартные токи).
Ленты диммируются используя Широтно-Импульсную Модуляцию (ШИМ). Как явствует из названия, именно ширина импульса определяет яркость свечения лент.
Как видно из графика, напряжение питания при диммировании не меняется, а изменяется длительность импульсов включенного состояния и выключенного состояния.
Потому, второе название такого способа диммирования – Constant Voltage (CV)
Светодиодные светильники диммируются изменением напряжения на сборке из светодиодов при постоянном токе – Constant Current (CC)
Конечно же, диммирование по фазе, TRIAC-диммирование, не является единственным способом управлять яркостью светодиодных источников света. Сегодня существует множество способов передать сигнал управления от задающего устройства к исполнительному. Это различные протоколы: 0/1-10в, DALI, DMX, KNX, радиоканал, инфракрасный (реже) и множество других. Но какой бы принцип передачи управляющего сигнала не использовался – общий принцип организации выходного сигнала остается неизменным. Для ленты – ШИМ, для светильника – токовое управление.
Следите за нашими новостями и акциями в соцсетях:
- Telegram
- VKontakte
Управление светом в системах освещения на светодиодных лентах.
Обзорная статья.
В статье описаны системы управления светом, излучаемым светодиодными лентами. Рассмотрены распространенные схемы подключения, описаны «подводные камни», которые могут возникнуть на пути специалиста, осуществляющего монтаж и эксплуатацию систем управления светом.
Общие подходы к управлению светом СДЛ
СЛД чаще всего питаются напряжением 12 или 24 В, и процесс управления светом сводится к управлению этим напряжением. Для этого используют специальные контроллеры и диммеры (рис.
Рис. 1. Внешний вид устройства управления СДЛ: а) диммер; б) контроллер
Напомним, что диммеры — это устройства управления, позволяющие регулировать яркость свечения СДЛ, а контроллеры — устройства управления, позволяющие управлять многоцветной СДЛ, с их помощью мы можем выбрать любой цвет и нужную интенсивность свечения, задать какой-либо динамический световой эффект.
Подключение
СДЛ подключаются к устройству управления (контроллер или диммер), которое запитывается от блока питания (БП) постоянного напряжения. Оператор задает управляющую команду при помощи пульта дистанционного управления (ПДУ), кнопок на корпусе контроллера (диммера), при помощи смартфона (если есть управление по Wi-Fi) или при помощи запрограммированных сценариев управления освещением. Важно, чтобы мощность контроллера или диммера была не меньше потребляемой мощности системы СДЛ, а БП по мощности минимум на 20% превышал потребности СДЛ.
Есть ряд проблем, часто встречающихся при подключении диммеров и контроллеров.
При их работе БП зачастую начинает издавать писк, причем это случается даже при использовании дорогих и качественных устройств. Как с этим бороться?
Можно использовать БП в металлическом герметичном корпусе (рис. 2).
Рис. 2. Блок питания ТМ Arlight для СДЛ в герметичном металлическом корпусе
Тогда писк, издаваемый БП, не будет слышен: корпус блока не пропускает звуковую волну в окружающую среду. Эффект защиты от писка можно увеличить, если расположить БП в каком-то небольшом закрытом пространстве — обычно в гипсокартонных конструкциях можно найти такие места. В этом случае гипсокартон выполняет функцию дополнительной звукоизолирующей оболочки. Описанный метод борьбы с шумом достаточно распространен, хотя, на наш взгляд, он далеко нс идеален. Правильно было бы решать эту проблему производителям при изготовлении контроллеров и БП, а не монтажникам — электрикам уже на месте установки.
Проблема совместимости оборудования
Иногда разные системы управления, которые совместимы в рамках одного стандарта, работают некорректно. Приведем случай из практики. На объекте были установлены регуляторы какого-то малоизвестного производителя для диммеров по стандарту 1-10 В. Затем этот регулятор подключали к контроллеру ТМ Arlight, к которому были подключены СДЛ. В итоге на минимальном уровне освещения наблюдались заметные глазу пульсации света. Но когда к этому диммеру подключили регулятор (1—10 В) той же торговой марки, то эти пульсации, прекратились. Советуем по возможности использовать оборудование одного производителя, иначе, в случае несовместимости, придется производить его замену. Также советуем, прежде чем монтировать оборудование в стены и потолки, подключить его по схеме на рабочем столе и проверить работу.
Схемы подключения диммеров
На рис.
3 представлена простая схема подключения ленты с мощностью в пределах мощности диммера.
Рис. 3. Простое подключение светодиодной ленты через диммер
Диммер питается от БП постоянным напряжением, на СДЛ от диммера поступает уменьшенное напряжение. Управляющие команды приходят от ПДУ. Вместо ПДУ можно использовать и проводные системы передачи управляющего сигнала. Распространено два метода передачи сигнала по кабелю: с использованием традиционных светорегуляторов, предназначенных для ламп накаливания па симисторах (triac), и с использованием светорегуляторов со стандартом 1-10 В (0-10 В).
Симисторные (triac) регуляторы света используются для диммирования обычных ламп накаливания, схема подключения такого диммера представлена на рис. 4.
Рис. 4. Схема подключения симисторного (triac) диммера
Диммер регулирует яркость подключенной к нему светодиодной ленты от 0 до 100%, получая от симисторного регулятора яркости напряжение в диапазоне 40-220 В АС.
Это напряжение, в данном случае, является сигналом управления и не используется для питания СДЛ. Лента получает питание от стабилизированного источника напряжения 12 или 24 В.
Необходимо учитывать, что многие светорегуляторы рассчитаны на работу только с лампами накаливания или галогенными лампами и могут некорректно работать со светодиодным оборудованием. Нужно использовать светорегуляторы, предназначенные для работы с электронными балластами. Перед монтажом рекомендуется проверить совместную работу диммера и светорегулятора.
Достоинство симисторного управления светом состоит в распространенности таких регуляторов, почти каждый производитель электроустановочных изделий их выпускает.
Второй метод передачи управляющего сигнала по кабелю использует так называемый интерфейс 0-10 В (1-10 В). Схема подключения диммеров, работающих с этим стандартом для СДЛ, представлена на рис. 5.
Рис. 5. Схема подключения диммера по стандарту 0-10 В
Данный стандарт специально разработан для управления регулируемыми светотехническими приборами: диммерами, диммируемыми БП (драйверами), электронными пускорегулирующими аппаратами.
При изменении управляющего напряжения от 0 до 10 В диммер на выходе меняет питающее СДЛ напряжение в диапазоне 0-100%. При напряжении сигнала ниже 1 В диммер (или диммируемый драйвер) снижает выходную мощность до нуля, а при напряжениях порядка 9,5-10 В выходная мощность максимальна. Для производителей диммеров работа с таким стандартом логична и понятна, но производители электроустановочных изделий выпускают такие регуляторы реже, чем симисторные (triac), и не всегда удается подобрать необходимый по внешнему виду регулятор.
Но данный интерфейс все же достаточно перспективный, он позволяет создавать системы с лучшей плавностью регулирования, и более безопасный, так как используется низкое напряжение.
Если вы собираетесь подключать СДЛ мощностью больше, чем мощность диммера, то следует использовать усилитель. Рассмотрим схему подключения СДЛ с одноканальным усилителем (рис. 6).
Рис. 6. Подключение СДЛ через одноканальный усилитель
БП подает напряжение на усилитель и диммер.
Одна часть ленты подключается напрямую к диммеру, а другая — через одноканальный усилитель мощности. В данной схеме усилитель питается от БП, к которому подключен диммер, но можно также усилитель питать от отдельного БП. Лучше всего использовать два усилителя, чтобы вся нагрузка была на усилителях, а диммер был бы без нагрузки, как показано на рис. 7.
Рис. 7. Подключение СДЛ через два одноканальных усилителя
Подключение через два одинаковых усилителя дает более правильную нагрузку, таким образом, исключается вероятность задержки по времени и разницы в яркости между разными участками СДЛ. Желательно использовать электрический кабель одинаковой длины и сечения.
Разумеется, по принципу данной схемы можно подключать и большее количество СДЛ через большее количество усилителей.
Иногда для усиления мощности диммируемой системы используются трехканальные RGB-усилители, которые в первую очередь предназначены для подключения многоцветных СДЛ RGB.
Рассмотрим схему подключения СДЛ через многоканальный RGB-усилитель (рис. 8).
Рис. 8. Подключение через многоканальный RGB – усилитель
Сигнал от диммера подается на вход усилителя, при этом «+» от диммера подается на «+» усилителя, а «-» с диммера подается на «-» трех входов усилителя. То есть входные клеммы «-» R (красный), «-» G (зеленый) и «-» Б (синий) замкнуты между собой.
Обращаем ваше внимание, что выходные сигналы ни в коем случае не должны замыкаться между собой, иначе усилитель может выйти из строя. На каждый выход усилителя подключается отдельный участок СДЛ, как показано на рис. 8. Более совершенная схема подключения представлена на рис. 9.
Рис. 9. Оптимальное подключение большого количества светодиодных лент через RGB-усилители
Схемы управления многоцветными СДЛ RGB
Сперва рассмотрим наиболее простую последовательность подключения СДЛ, как показано на рис.
10.
Рис. 10. Простое подключение многоцветной RGB СДЛ
БП постоянным напряжением питает контроллер, который способен получать управляющие команды от ПДУ. RGB СДЛ подключаем к контроллеру.
В случае если мощность RGB-лент больше мощности контроллера и, соответственно, БП, используем усилитель. На схеме (рис. 11) показано подключение через многоканальный усилитель. Один участок СДЛ питается от контроллера, а другой — от усилителя сигнала.
Рис. 11. Схема подключения RGB-ленты через усилитель
Здесь есть важный момент. При выборе определенных цветов свечения СДЛ бывают случаи, когда наблюдается разница цветов участка ленты, подключенного к контроллеру, с участком, подключенным к усилителю. На рис. 12 показан пример различия по оттенку свечения СДЛ.
Рис. 12. Пример различия по оттенку свечения ленты
Также возможно различие во времени срабатывания между этими участками СДЛ при включении системы.
Возникает данное явление из-за различия вольт-амперных выходных параметров контроллера и усилителя. Также влияние может оказать слишком большая разница между длиной проводов от участка, подключенного к контроллеру, с участком подключения через усилитель. Чтобы избежать подобного, нужно производить подключение по схеме, как показано на рис. 13.
Рис. 13. Оптимальная схема подключения RGB-лент через усилители
Использовать нужно кабель питания (от усилителей до СДЛ) приблизительно одинаковой длины.
На схеме показано подключение двух усилителей, которые питаются от одного БП. Благодаря установке усилителя на каждую СДЛ в итоге мы получаем одинаковые цвета и оттенки на всех участках. Еще нужно учесть необходимость применять усилители одного производителя и одной модели.
Если у вас большое количество СДЛ и их мощность превышает мощность БП, следует использовать несколько БП, при этом на каждый усилитель можно подключить свой БП, а контроллер может питаться от любого БП, т.
к. в данной схеме он не нагружен и будет потреблять крайне малое количество электроэнергии. На схеме (рис. 14) показано данное подключение.
Рис. 14. Оптимальная схема подключения RGB-лент через усилители с раздельным питанием
Также нужно быть осторожным с проводами, подключенными к СДЛ, избегая их замыкания. Результат такой ошибки проявляется постоянным свечением светодиодов на поврежденном канале, без какой-либо реакции на управляющие команды от ПДУ. Поэтому при сборке и наладке многоцветных RGB-систем надо следить особенно внимательно за тем, чтобы проводники не создавали замыканий даже на короткое время. В RGB-лентах такое замыкание возникает чаще, так как контактные площадки расположены близко друг к другу.
Управление СДЛ по цифровому протоколу SPI
Этот цифровой протокол управления заслуживает отдельного внимания, так как он распространен для СДЛ. Протокол позволяет отдельно управлять каждым светодиодом, появляется возможность получать интересные эффекты, такие как «бегущие огни», «северное сияние», можно даже собрать экран или «бегущую строку».
Система на SPI СДЛ показана на рис. 15. От БП (обычно 5 или 12 В) мы питаем контроллеры и SPI СДЛ.
Рис. 15. Схема подключения SPI СДЛ
Такие СДЛ оснащены микросхемами, которые декодируют цифровой сигнал в аналоговый, пригодный для работы светодиодов.
При выборе управляющих контроллеров важно учесть количество RGB- пикселей: если для SPI-ленты заявлено 300 пикселей, то и контроллер должен поддерживать не менее 300 пикселей. Пиксель — это минимальная многоцветная единица управления, то есть это один или несколько RGB-светодиодов, которые в момент времени способны иметь одинаковыми цвет и интенсивность свечения. Чаще всего 1 пиксель = 1 RGB-светодиод, бывают системы 1 пиксель = 3 RGB-светодиода или 1 пиксель = 6 RGB-светодиодов. Важно понимать, что для создания экрана нужно выбирать СДЛ, где 1 пиксель = 1 RGB СДЛ, иначе на трех или шести диодах изображение будет растянутым. При подключении SPI-лент нужно учитывать направление распространения сигнала, оно обозначено стрелкой на печатной плате (рис.
15, 16).
Рис. 16. Фрагмент SPI СДЛ
Управление СДЛ по цифровому протоколу DMX, DALI
DMX и DALI — цифровые протоколы управления светом, чаще всего используются в театрах, концертных залах, ресторанах и в различных системах интерьерного освещения, в системах «умный дом». Схемы и общие принципы схожи с описанными выше, с одной лишь разницей, что в дополнение к контроллеру используется декодер, который преобразует цифровой сигнал в привычный аналоговый ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Схема подключения представлена на рис. 17.
Рис. 17. Система управления светом по цифровому протоколу на примере DMX
В данном случае существует единая система управления, на которой человек способен задать нужную программу (световой сценарий) управления светом, затем этот сценарий преобразуется в цифровой сигнал и передается на декодеры, объединенные в одну сеть (рис.
15).
Преимущества цифровых протоколов для управления освещением
Цифровые протоколы дают возможность управлять каждым источником света, можно проигрывать световые сцены. Это удобно для театров, т. к. светооператор с одного пульта управляет всеми световыми приборами. Также это удобно для больших квартир и офисов, где интересно сформировать различные световые сценарии, например: одной клавишей включить закарнизную подсветку и все остальные осветительные приборы, создав максимально яркое освещение для активной деятельности, а другой клавишей включить закарнизную подсветку на 30% яркости совместно с торшерами без люстр, создав приглушенный свет для спокойной обстановки. Имеется возможность объединения в одну сеть различного светового оборудования: светильники, одноцветные СДЛ, многоцветные СДЛ RGB, прожекторы, лампы — как светодиодные, так и накаливания или люминесцентные.
Еще одно преимущество — возможность передавать сигнал на большие расстояния.
Например, если у нас расстояние между различными участками СДЛ 100 м, то в этом случае управляющий сигнал нужно передавать в цифровом формате. Аналоговый придет от контроллера до усилителя ослабленным, традиционные усилители для СДЛ усиливают ток, а не напряжение, поэтому СДЛ будет светить тусклее. Если расстояние контроллер – усилитель значительно больше 30 м, советуем также задуматься об использовании цифровых протоколов управления.
В заключение посоветуем перед созданием управляемой светотехнической системы при покупке оборудования и доверять монтаж квалифицированному персоналу.
Источник
Журнал «Полупроводниковая светотехника» 2017
© «СИТИ Эксклюзив», 2018
Какая лампочка лучше всего подходит для диммерных выключателей?
Благодаря многочисленным технологическим достижениям в области освещения стало проще, чем когда-либо, настроить домашнюю систему освещения. Прогулка по отделу освещения в любом магазине товаров для дома может быть ошеломляющей.
Существует так много вариантов лампочек, и если план освещения включает диммеры и светильники с регулируемой яркостью, может быть трудно понять, какие лампочки выбрать. Вот несколько вариантов лампочек для современных диммерных выключателей и регулируемых светильников.
Преимущества диммерных выключателей
Диммерные выключатели давно стали трендом; однако с разнообразием диммеров и ламп, из которых можно выбирать, преимущества диммерных выключателей только увеличились. Диммерные переключатели работают, уменьшая количество энергии, подаваемой на лампочку, что, в свою очередь, снижает яркость и общую потребляемую мощность. Освещение можно отрегулировать в одном приборе или во всей комнате с помощью приложений на смарт-устройствах и даже запланировать на определенное время дня или дни недели.
Лампочки, которые можно использовать с диммерами
Если вы не уверены, какие лампочки можно использовать с диммерами, вот несколько вариантов:
Светодиодные лампочки
Согласно ENERGY STAR, многие светодиоды лампочки диммируемые.
Благодаря повышенной энергоэффективности и длительному сроку службы светодиодных ламп они часто являются отличным выбором для использования в светильниках с регулируемой яркостью. Многие светодиодные лампочки ENERGY STAR LED имеют диммирование. На упаковке будет указано, можно ли регулировать яркость светодиодной лампы, а также список типов диммерных выключателей, которые будут работать с лампой.
Лампы накаливания
Одна из самых практичных ламп накаливания. Лампы накаливания работают с любым диммером, представленным на рынке. Внутри лампы накаливания электрические токи проходят через проволочную нить накала, что заставляет нить накаливания и, следовательно, лампочку светиться. Однако при слишком сильном напряжении эти лампочки могут перегореть. Светильник с регулируемой яркостью — это один из способов сохранить энергию и увеличить срок службы лампы накаливания.
Люминесцентные лампочки
При покупке люминесцентных ламп важно обращать внимание на упаковку.
Многие компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) не работают с диммерами. Для людей, которые решили использовать компактные люминесцентные лампы, есть версии, которые можно использовать с диммируемыми светильниками. Важно читать этикетки для любых ламп, приобретенных для использования в лампах с регулируемой яркостью и светильниках. Кроме того, не все диммеры совместимы со всеми диммируемыми люминесцентными лампами. Важно нанять профессионального электрика для установки светильников с регулируемой яркостью и посоветовать, какие лампочки можно с ними использовать.
Несмотря на то, что диммерные выключатели предлагают множество преимуществ и остаются стильной тенденцией в доме, исследуйте и тестируйте различные диммерные выключатели, прежде чем сделать выбор.
Ragsdale имеет офисы в Далласе, штат Джорджия, и Сувани, штат Джорджия, и обслуживает весь район метро Атланты и за его пределами. Позвоните нам и получите квалифицированный ремонт, обслуживание и установку электрооборудования.
Влияют ли диммеры на мои лампочки?
Безопасно ли использовать диммеры?
Ваш диммер не злой. Но ваша лампочка и выключатель могут не совпадать. Чтобы добиться хорошего совпадения, полезно знать, как работают диммерные выключатели. Это поможет вам безопасно использовать диммерные выключатели.
Как работают диммерные переключатели
Диммерные переключатели бывают либо «переднего фронта», либо «заднего фронта». Переключатели переднего фронта работают иначе, чем переключатели заднего фронта.
Передние диммерные выключатели ограничивают ток, подаваемый на лампу. Это происходит, когда вы приглушаете свет. Это звучит как простой процесс. Но это не энергоэффективно. Возможно, вы слышали, что энергия не исчезает. Оно должно куда-то уходить по мере своего движения: в землю, сквозь воду, в тело и т. д. С электричеством то же самое. Передовой диммерный переключатель дросселирует ваш ток. Вы получаете нужное вам низкоуровневое декоративное освещение.
Часть вашего переключателя, сопротивляющаяся току, нагревается. Избыток энергии накапливается. Он со временем создает тепло.
Светорегуляторы заднего фронта полностью отключают ток. Это происходит около 120 раз в секунду. Это так быстро, что это выглядит как затемнение. Задняя кромка более сложная. Но это экономит энергию и деньги. Отсутствие тепла безопаснее. Горячие выключатели могут стать пожароопасными. Вы можете использовать лампы более высокого качества, такие как светодиоды, с диммерами заднего края.
Подходящая лампа
На коробке с лампой указано, можно ли ее диммировать. Диммируемые лампы можно использовать с диммерными выключателями. Если на коробке с лампой не указано, что она диммируется, не используйте ее с диммерными выключателями. Если вы это сделаете, ваша лампа может изнашиваться быстрее. Ваша лампочка может потреблять слишком много энергии. Это также может привести к пожару. Например, если у вас есть переключатель с диапазоном от 0 до 10 вольт, вам понадобится диммируемая лампа , которая соответствует тому же диапазону 0–10 вольт.
Вам, вероятно, также понадобится балласт на 0–10 вольт, чтобы повредить светодиоды и трубки.
Возраст переключателя
В старых переключателях может не быть подходящей технологии для использования с новыми вариантами освещения, такими как светодиодные лампы. Свяжитесь со специалистом в вашем регионе. Они могут помочь вам получить правильный переключатель.
Вам не так грустно из-за диммируемых ламп? Найдите свой следующий диммер или светодиодные лампы с регулируемой яркостью на сайте Homelectrical.com!
Тенеша Кертис
Тенеша — уроженка Луисвилля, штат Кентукки, которая переезжает в Атланту, штат Джорджия, со своим мужем в 2014 году. страсть к развитию писателей и помощь им в публикации сценариев, романов и стихов. Как генеральный директор и основатель Volo Press Books, Writerwerx.com и Pleascentries, она помогает авторам в планировании, написании, редактировании и дизайне книг, а также обучает всех текстовых креативщиков.
