Як працює світлодіодний диммер

Нас часто запитують на тему «затемнення світлодіодних ламп та світлодіодних стрічок». Ось чому ми хочемо трохи детальніше в цій статті. Чого ми хочемо уникнути, це стає занадто технічним. Тим з вас, хто хоче набути більш глибоких електронних базових знань, ми рекомендуємо такі веб-сайти:

Затемнення допомогою

Під цією статтею наведено фрагмент нашого вибору продуктів.

Які існують типи затемнення?

Технологія затемнення базувалася на змінному струмі/напрузі (змінного струму)

  • омічні (R - опір) споживачі
  • індуктивні (L-котушки) споживачі
  • ємнісні (С - конденсаторні) споживачі

З іншого боку, світлодіод є одним із Постійний струм/напруга керований напівпровідниковий елемент. Тому сигнали від існуючих диммерів використовуються для затемнення світлодіодів, щоб адаптувати нелінійну характеристику струм-напруга з електронними схемами.

Існують різні типи та варіанти затемнення:

Регулювання напруги через a мінливий опір

Контрольований навантажувальний резистор (послідовний резистор) просто підключений послідовно до лампи. Таким чином, яскравість насправді можна безперервно регулювати від 0 до 100 відсотків. Чим більше напруга падає на резисторі, тим більше він буде затемнений. Тим не менше, цей принцип був би абсолютно непридатним для практики, оскільки він має один головний недолік. Регульований резистор стає дуже гарячим під час роботи, і, включаючи необхідні заходи для розсіювання цього тепла, ніколи не може бути включений у звичайний формат диммера. Крім того, цей метод був би повноцінною втратою енергії, оскільки марне тепло, яке генерується диммером, буквально було б «спалено» і доведеться оплачувати рахунком за електроенергію.

Затемнення за допомогою Пульсуючий або с Вібраційні пакети

Щоб уникнути вищезгаданого недоліку високого енергоспоживання послідовних резисторів, не всі синусоїдальні коливання змінного струму приводяться до світильника при затемненні імпульсами. Це дає чисті синусоїдальні коливання та заощаджує енергію та зменшує її, оскільки не вся електрична енергія досягає лампи. Недоліком цього методу є те, що постійне нагрівання та охолодження нитки розжарення викликає мерехтіння, і тому неможливе дрібне затемнення.

Затемнення за допомогою Контроль фази

За принципом управління фазою кожна напівхвиля синуса (позитивна і негативна) обрізається на початку, так що енергетично використовується лише задня частина хвилі. Потік струму контролюється так званим симістором (антипаралельне з'єднання двох тиристорів). Диммер або симістор блокують потік струму до лампи, поки вона не отримає імпульс запалення. З цього моменту часу (ця "фаза" сигналу змінного струму) споживач отримує енергію до наступного перетину нуля. Чим пізніше запалиться симістор, тим нижча середня потужність. Завдяки надзвичайно низьким втратам потужності диммер передового краю є найбільш широко використовуваною схемою диммера. Цей тип ланцюга не можна використовувати для ємнісних (С) навантажень, оскільки сюди буде протікати надзвичайно високий струм через раптового збільшення напруги .

Затемнення за допомогою Керування секцією в прямому ефірі

Управління фазовим перетином є протилежним керуванню затвором. Струм включається відразу після того, як змінна напруга перейде нуль. Як тільки досягається необхідна потужність, синусоїда вимикається і потік струму переривається. Цей тип ланцюга не можна використовувати для індуктивних (L) навантажень через пік напруги, коли струм відключений.

Затемнення за допомогою Вирізання фази- і Секційний контроль

Цей принцип являє собою комбінацію двох попередніх методів. Через більшу розсіювання потужності та неіснуючу можливість перемикання індуктивних та ємнісних навантажень цей контроль на практиці не використовується.

Затемнення за допомогою IPS

Тут принцип керування фазою та управління фазою використовується в поєднанні. Термін "IPS" був введений виробником. На відміну від оригінального контролю фазового кута та перетину, вмикання та вимикання перестає бути різким, а через IGBT (біполярний транзистор із ізольованими воротами). Це створює повільно піднімається або спадаючу рампу. Версії цього універсального диммера доступні як як регулювання фази, так і управління фазою.

Затемнення за допомогою Модуляція ширини імпульсу (ШІМ)

З широкою імпульсною модуляцією, по-німецьки широтно-імпульсною модуляцією, коротка ШІМ, джерело живлення вмикається і вимикається через ШІМ-сигнал з низькою частотою. Однак зауважте, що драйвер світлодіодів не може негайно переключитися, що має два наслідки. При включенні існує певний час реакції, поки не буде присутній вихідний струм, а при відключенні виникає затримка, оскільки вихідні потужності все одно повинні розряджатися через світлодіодну схему. За допомогою принципу ШІМ можна контролювати типи навантаження R і L за потужністю. Тут синусова крива забезпечує, що струм струму плавно збільшується і зменшується відповідно до форми синуса, тим самим виключаючи гармонічні гармоніки. Таким чином, лампи особливо щадяться. На жаль, цей принцип має той недолік, що високочастотне мерехтіння може виникати при затемненні світлодіодів. Це може призвести до перешкод дії інших джерел світла, що перериваються, таких як телевізор або монітор комп'ютера, та спричинити стробоскопічні ефекти. Також існує ризик епілептичних нападів та головних болів.

Затемнення за допомогою Система управління 0-10 вольт

Ці системи базуються на перевіреному промисловому стандарті електронних баластів згідно з IEC 60929. Хоча вони в основному використовуються в енергоменеджменті, наприклад, разом з датчиками руху або денного світла, вони також підходять для управління світлодіодами. Контролери 0-10 вольт ізольовані від напружених кабелів, тому їх можна торкатися без небезпеки та просто підключати.

Затемнення за допомогою Система DALI

Протокол цифрового адресного інтерфейсу освітлення був спочатку розроблений у Європі, але зараз використовується у всьому світі. Оскільки це дозволяє здійснювати цифрове управління окремими освітлювальними приладами і, отже, високий ступінь тонкості в регулюванні, воно часто використовується в комерційних будинках або заможних приватних домашніх господарствах. Для управління світлодіодами за допомогою DALI потрібні світлодіодні драйвери або баласти, які можуть обробляти цю технологію.

Затемнення за допомогою Блок управління DMX

За допомогою пристроїв управління DMX ви можете керувати 512 різними функціями. Функції управління DMX базуються на таких каналах, як яскравість (затемнення), колір або напрямок світла (панорамування та нахил). Сигнал особливо підходить для управління та затемнення додатків RGB-LED, оскільки вони отримують переваги завдяки високій швидкості та кількості каналів.

Затемнення за допомогою KNX

KNX - це система шин для автоматизації будівель, яка використовується для інтелектуальної мережі різноманітних електронних споживачів. Освітленням, затіненням, опаленням, кондиціонуванням, вентиляцією, сигналізацією, інформацією, віддаленим доступом, центральним управлінням будинку та багатьма іншими елементами можна керувати за допомогою KNX. взаємозв'язок інтегрований. Приклад: Замість вимикача світла команда включення освітлення подається сукупно через датчики. У сутінках датчик світла вимірює, що інтенсивність світла в кімнаті зменшується. Тому він віддає наказ включити стельові світильники. Він також міг дозволити стельовим світильникам постійно ставати яскравішими. Коли сонце повністю зайшло, лампа світить максимальною яскравістю. При такому безперервному затемненні кімната залишалася б постійно світлою. Якщо в кімнаті кілька стельових світильників, можна запрограмувати різні сценарії освітлення за умови, що кожен окремий стельовий світильник був підключений окремо за допомогою виконавчих механізмів.

Як приглушені світлодіоди?

Для того, щоб керовано контролювати яскравість світлодіода, зміна сили струму повинна точно базуватися на нелінійній характеристиці струмової напруги світлодіода. Світлодіод є діодом і спочатку реагує лише мінімально або зовсім не реагує, коли напруга живлення зростає. Тільки при досягненні прямої напруги струм і, отже, вихід світла різко зростає. Таким чином, затемнення таким же чином, як лампочка, повинно призвести до абсолютно різного співвідношення між вхідною змінною (положення регулюючого потенціометра) та вихідною змінною (світловою потужністю світлодіода).

На практиці, таким чином, яскравість світлодіодного освітлення зазвичай не контролюється безпосередньо за допомогою описаного процесу затемнення. Натомість у сучасних світлодіодних джерелах світла, що затемнюються, сигнал від фазового регулятора перетворюється в струм управління за допомогою схеми оцінки, рівень якої визначає яскравість світлодіода. Цей постійний струм постійний у часі і відокремлений від частоти мережі, саме тому спочатку не може виникнути пульсація інтенсивності світла. Цей функціональний принцип також застосовується до широтно-імпульсної модуляції (ШІМ).

У зв'язку із затемненням світлодіодів слід дотримуватися наступного:

  • Затемнення постійним струмом змінює світлий колір світлодіода - тобто колір світла в кольоровому трикутнику часто зміщується до червонуватого
  • Затемнення покращує ефективність світлодіодів - оскільки температура спалу зменшується через менший потік струму, ефективність зростає
  • Затемнення покращує термін служби світлодіода - оскільки він працює при більш низькій температурі, термін служби світлодіода збільшується

В якому діапазоні затемнення повинен працювати світильник?

Лампу розжарювання можна затемнити нижче інтенсивності світла в один відсоток сприйманого світла. Цього достатньо, щоб світиться помаранчевий дріт у лампі можна побачити неозброєним оком. З іншого боку, світлодіодні лампи досягають різної інтенсивності світла: Наприклад, одна світлодіодна лампа може бути затемнена приблизно до 50 відсотків сприйманого світла, тоді як інша може бути затемнена до 10 відсотків. Як результат, не кожен світлодіод підходить для кожного застосування.

Вибираючи світлодіод, слід зазначити, що виробники світлодіодів, як правило, не вказують діапазон затемнення своїх виробів з точки зору рівнів освітленості сприйманого світла, а саме рівні вимірюваного світла. Це важливо знати, оскільки людське око працює логарифмічно. Це тому, що, з одного боку, люди мають мати справу з дуже яскравим світлом, як це, наприклад, у сонячний літній день. Ось ми швидко на 100 000 люкс. З іншого боку, ми можемо бачити при місячному світлі, що відповідає приблизно 0,25 lx.

Ось чому ми зазвичай сприймаємо джерела світла як яскравіші, ніж пропонують етикетки на упаковці. Наприклад, виміряне світло 20 відсотків відповідає відчутній інтенсивності світла 45 відсотків. Щоб уникнути поганих покупок, може допомогти наступна формула: Сприймається інтенсивність світла світлового тіла дорівнює квадратному корінню його виміряної інтенсивності світла: Приклад √0,2 = 0,45.

Затемнення теплого білого, холодного білого та світлодіодних стрічок RGB або RGBW

Щоб затемнити світлодіодні стрічки від LED Universum, ми пропонуємо ряд інфрачервоних та радіоконтролерів, якими ви можете зручно керувати за допомогою світлодіодного пульта дистанційного керування або за допомогою програми для мобільного телефону. Якщо ви хочете інтегрувати наші світлодіодні стрічки в більш складні елементи управління, такі як DALI, DMX або KNX, будь ласка, зв'яжіться з нашою технічною службою обслуговування клієнтів.

Що слід враховувати при диммерах 230 В:

Не всі джерела світла можна контролювати за допомогою кожного диммера. При покупці слід дотримуватися наступних пунктів, щоб забезпечити якомога більшу сумісність.

Робоча область:

Багато диммерів працюють у певній робочій зоні, яка вказана відповідно. У робочій зоні є два записи:

1. Діапазон затемнення:

Це часто дається у відсотках як діапазон. Наприклад, 0% - 100%. Це означає, що підключене джерело світла можна затемнити від 100% максимальної яскравості до 0% яскравості. Ця інформація має значення лише у зв'язку з потужністю.

2. Потужність:

Потужність підказує, яку потужність може регулювати світлорегулятор. Зазвичай також даються два значення. Максимальна продуктивність, а також мінімальна продуктивність. Наприклад, 50 Вт - 300 Вт. Максимальна потужність вказує, скільки ват може проходити через диммер. Загальна потужність усіх ламп, що регулюється диммером, не повинна перевищувати максимальну потужність. Мінімальна потужність вказує на потужність, до якої можна затемнити диммер. При діапазоні затемнення 50 Вт - 300 Вт можна підключити лампи з максимальною сумарною потужністю 300 Вт, які можна зменшити до 50 Вт. Для управління світлодіодними лампами завжди доцільно вибрати диммер з мінімальною потужністю 0 Вт, щоб гарантувати, що лампи можуть бути фактично затемнені до заданого діапазону затемненості 0%.

Виставка:

Світлодіоди перетворюють електрику у світло за допомогою напівпровідникового матеріалу. Цей метод генерації світла є дуже ефективним і забезпечує достатньо навіть низьких струмів, щоб світлодіоди світились. Тому доцільно використовувати світлорегулятори лише для світлодіодних ламп, які мають належний дисплей, і таким чином повністю відокремити лампу від лінії. У випадку диммерів, які затемнюються до 0% і не оснащені додатковим положенням вимкнення, вони вимикаються електронним компонентом. Однак це не повністю перекриває лінію, але все одно дозволяє проходити низькі струми витоку. Ці низькі струми гарантують, що світлодіодне джерело світла все ще трохи світиться. Світіння, як правило, не видно, поки все ще є навколишнє світло від інших джерел світла або звичайне денне світло, але це можна побачити вночі.

Тип затемнення:

Існує три найпоширеніші способи затемнення лампи:

  • Затемнення фазового перерізу
  • Затемнення переднього краю
  • Затемнення імпульсами

Ці варіанти затемнення узагальнені під англійським терміном TRIAC. Більшість комерційних диммерів (наприклад, від Gira, Siemens, Busch-Jäger, Eltako, ELV або Mertens) можуть реалізувати всі три варіанти затемнення. Купуючи, ви повинні переконатися, що лампа та диммер можуть обробляти принаймні один процес затемнення однаково.

Примітка: Для ламп постійного струму інші методи, такі як широтно-імпульсна модуляція (ШІМ), затемнені.

Ефекти при затемненні:

Чи є джерело світла та диммер в кінцевому підсумку сумісними та чи можна досягти хороших результатів затемнення, неможливо точно визначити на 100%, незважаючи на порівняння характеристик диммера та світлодіодного джерела світла. Часто регулятори яскравості та лампи доводиться випробовувати разом. При роботі світлодіодного джерела світла з диммером можуть виникнути такі явища:

  • Світлодіодне джерело світла мерехтить при затемненні (ефект згладжування):

При зменшенні яскравості крива синусоїда змінного струму змінюється. У короткі моменти ця зміна створює робочий стан, який не може бути оброблений електронікою світлодіодного джерела світла. Це призводить до мерехтіння. ПІСЛЯ встановлення бажаного значення затемнення світлодіодна підсвітка постійно загоряється на бажаному рівні яскравості.

  • При певному рівні затемнення світлодіодне джерело світла мерехтить або повністю гасне:

Диммери та лампи не повністю сумісні. Диммер може затемнитися в зоні, яку лампа не може обробити. Це може бути спричинено, наприклад, несумісними методами затемнення або занадто затемненням. Це відбувається, коли джерело світла не можна затемнити до 0%. Іншою причиною може бути модифікація синусоїди. При затемненні фазового перерізу частина синусоїдальної кривої «відсікається». Це цілеспрямоване переривання живлення зменшує середнє живлення лампи. Джерело світла може почати мерехтіти, якщо площа "відрізу" стає занадто великою.

Цей ефект може також виникнути при тумблерах або вимикачах світла зі світлодіодними індикаторами, які загоряються при вимкненні для позначення положення вимикача.

(Джерела: Вікіпедія, технологія освітлення Герберта Бернштадта, практика електроніки, світлодіодний всесвіт)

Лампа вимкнена, але вона регулярно блимає