Przełącznik ściemniania dla żarówki LED

Od czasu pojawienia się oświetlenia elektrycznego inżynierowie starali się rozwiązać problem przyciemniania lamp. We wczesnym okresie rozwoju elektrotechniki dostępne były tylko dwie metody - reostaty i transformatory ściemniające. Urządzenia te były kłopotliwe i niewygodne w użyciu w domu, a ponadto miały inne wady. Dlatego dopiero wraz z rozwojem półprzewodnikowych układów energoelektronicznych i opracowaniem wydajnych, ale kompaktowych łączników elektronicznych powstały nowoczesne urządzenia, zwane ściemniaczami.

Co to jest ściemnianie i jak działa?

Ściemniacz to nazwa nadana regulacji jasności lamp o różnej konstrukcji, od maksymalnej w dół. Termin ten pochodzi od czasownika "ściemniać". Ściemniacze służą do zapewnienia komfortowego oświetlenia, a także do tworzenia różnych efektów świetlnych (w tym celu stosuje się nowoczesne urządzenia sterowane za pomocą sterowników).

Zadanie zmniejszenia jasności światła było rozwiązywane w różny sposób na różnych etapach rozwoju elektrotechniki. Początkowo używano do tego celu zasłon, które mogły częściowo blokować strumień świetlny. Na przestrzeni lat konstruktorzy przeszli ewolucję od potencjometrów i transformatorów regulacyjnych do nowoczesnych urządzeń kompaktowych. Opierają się one na wyłączniku zasilania, który odcina część sinusoidalnej fali dostarczanej do oprawy.

Zasada regulacji natężenia oświetlenia.

W pewnym momencie, po przejściu sinusa przez zero, klucz się otwiera. Im później się otwiera, tym krócej obciążenie jest pod napięciem i tym mniejszy jest średni prąd. W związku z tym średnia luminancja jest również niższa.

Typowy układ ściemniacza.

W tym układzie triak służy jako przełącznik, a momentem otwarcia steruje się za pomocą potencjometru. To urządzenie nadaje się do regulowania natężenia oświetlenia lampy żarowe и halogen żarówki. Oprawy LED mają swoje własne, specyficzne właściwości.

Jakich żarówek można używać ze ściemniaczem?

Chociaż świecenie żarówek i diod LED opiera się na różnych zasadach, mają one wspólną cechę - intensywność świecenia zależy od średniego natężenia prądu przepływającego przez element. Problem ze ściemnianiem większości lamp LED polega na tym, że nie są one podłączane bezpośrednio, lecz za pośrednictwem regulatora prądu (kierowca). Jego zadaniem jest utrzymanie jasności świecenia niezależnie od zmian parametrów napięcia zasilającego. Innymi słowy, takie urządzenie jest zaprojektowane tak, aby wytrzymać procesy związane ze ściemnianiem. Z tego powodu nie jest możliwa regulacja intensywności świecenia za pomocą konwencjonalnych urządzeń.

Istnieją specjalne lampy, których obwody wejściowe sterownika są uzupełnione specjalnym układem. Monitoruje on średnią wartość napięcia wejściowego i odpowiednio zmienia natężenie prądu diod LED, regulując strumień świetlny. Żarówki te są oznaczone napisem Dimmable lub odpowiednim piktogramem.

Oprawy ściemnialne i nieściemnialne są opatrzone etykietami.

Oprawy te są droższe, ale mają szerszy zakres zastosowań.

Istnieją niedrogie lampy LED bez sterownika w postaci układu elektronicznego, jego rolę pełni rezystor tłumiący. rezystor. Lampy takie nie powinny być podłączane bezpośrednio do sieci prądu przemiennego, nawet jeśli spełniają odpowiednie parametry. Nie są one przystosowane do wysokiego napięcia wstecznego występującego podczas ujemnego półcyklu. Może to prowadzić do ich szybkiej awarii. Dlatego należy je podłączać do dowolnego napięcia sieciowego AC za pomocą prostownika (najlepiej podwójnego półokresowego) lub używać ich przy napięciu DC. W pierwszym przypadku można je ściemniać w zwykły sposób, ale muszą być przełączane w układzie "ściemniacz - prostownik - lampa". Druga polega na zastosowaniu specjalnych ściemniaczy, które sterują świeceniem za pomocą modulacji szerokości impulsu. Urządzenia takie są zwykle oparte na sterownikach, a możliwości sterowania nimi są ograniczone jedynie wyobraźnią projektanta.

Dla ułatwienia oceny kompatybilności lamp i ściemniaczy z diodami LED dane zestawiono w tabeli.

Ważne! Wszystkie Taśmy LED Wszystkie taśmy LED należą do klasy taśm LED ściemnialnych - nie ma czegoś takiego jak taśma LED nieściemnialna. Taśmy LED z funkcją ściemniania to chwyt marketingowy.

Ściemniane diody LED o stałym napięciu

Jeśli lampa LED jest zasilana stałym napięciem, można również regulować jej jasność. Najprostszym sposobem jest przełączenie w serii zmienny rezystor połączony szeregowo z diodą LED. Zmieniając jego rezystancję, zmienia się natężenie prądu w obwodzie.

Obwód sterowania statecznikiem.

Metoda ta od dawna uznawana jest za nieskuteczną ze względu na nieefektywność energetyczną. W rezystorze niepotrzebnie rozpraszana jest duża ilość energii. O wiele bardziej efektywne jest rozłożenie mocy w czasie. W tym przypadku klucz jest okresowo zamykany, aby zmniejszyć intensywność świecenia, a poziom oświetlenia jest uśredniany na podstawie bezwładności ludzkiego wzroku.

Dyskretny obwód regulacji jasności.

W praktyce odbywa się to za pomocą metody PWM. Dioda LED jest zasilana impulsami prostokątnymi o stałej amplitudzie i częstotliwości, ale o różnym czasie trwania.

Zasada działania ściemniania PWM.

W zależności od długości impulsu zmienia się średni prąd płynący przez diodę LED, co ludzkie oko odbiera jako zmianę jasności.

Modulacja szerokości impulsu jest łatwa do wdrożenia w technologii procesorowej. Z tego powodu sterowniki są wykorzystywane do tworzenia różnych efektów świetlnych.

Zalety i wady

Korzyści z możliwości regulacji poziomu oświetlenia są następujące:

• Uzyskanie komfortowego oświetlenia pomieszczenia;
• oszczędność energii;
• możliwość zaakcentowania szczegółów (w przypadku iluminacji dekoracyjnej);
• Zmniejszenie ilości ciepła wytwarzanego przez oprawy oświetleniowe;
• możliwość zdalnego i automatycznego sterowania;
• wydłużenie czasu eksploatacji diod LED.

Kolejną zaletą opraw LED jest to, że nie zmieniają one temperatury barwowej przy zmianie jasności. temperatura barwowa.

Wady obejmują zauważalne migotanie źródeł światła LED przy niskich poziomach jasności. Prowadzi to do zwiększonego zmęczenia oczu oraz szkodliwego efektu stroboskopowego. W przypadku zasilania prądem stałym trudno jest wyeliminować migotanie, a niemożliwe przy zasilaniu prądem zmiennym. Inny problem polega na tym, że po zainstalowaniu określonego typu ściemniacza nie ma już możliwości dopasowania go do każdego typu lampy. Muszą one być kompatybilne z danym ściemniaczem.

Czy ściemniacze oszczędzają energię?

To proste pytanie wywołuje gorące dyskusje w Internecie. W rzeczywistości wiele zależy od konstrukcji ściemniacza. Starsze ściemniacze, które zostały zaprojektowane jako potencjometry lub transformatory o zmiennej charakterystyce, nie przyniosły żadnych oszczędności. Cała zaoszczędzona moc została bezużytecznie rozproszona w stateczniku. Obecnie prawie nie ma takich urządzeń.

Ściemniacze oparte na łącznikach elektronicznych rozdzielają energię elektryczną w czasie. W celu zmniejszenia jasności zamykają one całkowicie element sterujący na określony czas, przez co przez obciążenie i wyłącznik praktycznie nie płynie prąd. Wszystko dzieje się podczas jednego półokresu napięcia sinusoidalnego, więc ludzkie oko nie dostrzega tych zakłóceń. Zmniejszenie zużycia energii dzięki tej metodzie jest oczywiste, ale nie jest to takie proste:

1. Udział oświetlenia w całkowitym zużyciu energii elektrycznej w domu lub biurze nie jest zbyt duży, znacznie więcej zużywają urządzenia o dużej mocy. Tak więc niewielkie zmniejszenie zużycia energii poprzez ściemnianie będzie zauważalna, ale nie będzie znacząca.. Wraz z globalnym przejściem na oświetlenie LED udział kosztów oświetlenia zmniejsza się jeszcze bardziej, a efekt przyciemniania staje się jeszcze mniejszy.
2. Sam ściemniacz do żarówek LED ma współczynnik sprawności inny niż 100%. W dobrych urządzeniach wskaźnik ten wynosi ponad 90%, ale nadal jest to marnowanie energii elektrycznej.
3. Koszt urządzeń do ściemniania jest wyższy niż koszt konwencjonalnych wyłączników. Nawet jeśli są oszczędności, to ich okres zwrotu wynosi co najmniej kilka lat.
4. Wielu producentów przecenia efekt ekonomiczny dla celów marketingowych, co prowadzi do rozbieżności między oczekiwaniami dotyczącymi stosowania ściemniaczy.

Należy pamiętać, że zmniejszenie średniego natężenia prądu wydłuża żywotność diod LED. Wpływa to pozytywnie na ogólną ekonomikę eksploatacji oświetlenia. W każdym razie nie należy oczekiwać oszczędności większych niż 10%.

Wpływ przyciemniania na trwałość oprawy

Wiadomo, że stosowanie prądu o zmniejszonym natężeniu po włączeniu zwiększa trwałość lamp żarowych. Diody LED nie są podatne na uszkodzenia w momencie włączania, ale ściemnianie również Diody LED mają korzystny wpływ na wydłużenie okresu eksploatacji LEDS. Faktem jest, że żywotność emiterów zależy od średniej temperatury pracy, która z kolei zależy od natężenia prądu. Im wyższa temperatura, tym szybsza degradacja diod elektroluminescencyjnych i tym większe prawdopodobieństwo ich całkowitej awarii.

Zależność czasu życia diody LED od temperatury.

W przypadku stosowania ściemniaczy do diod LED średni prąd staje się wyraźnie niższy od prądu maksymalnego, co znacznie wydłuża żywotność diody LED.

Do wykresów i danych liczbowych w tym zakresie należy podchodzić z dużą dozą sceptycyzmu - mało który producent przeprowadził pełny test zasobów. I nie ma sensu ich stosować - do końca testów technologia zostanie zaktualizowana i trzeba będzie zacząć testy od nowa. Dlatego liczby są wyliczone i zawierają dużo reklam.

Rodzaje nowoczesnych ściemniaczy

W sprzedaży dostępna jest ogromna liczba ściemniaczy LED. Oprócz tych różnic są one klasyfikowane według innych parametrów, które określają zakres stosowania urządzeń.

W zależności od typu instalacji

Przenośny ściemniacz.

Typ instalacji może być następujący:

• Naścienny - montowany jak zwykły włącznik światła;
• Modułowe - montowane w rozdzielnicach elektrycznych na szynie DIN;
• Podwieszane - zintegrowane z elementami konstrukcyjnymi podwieszanych oprawy oświetleniowe;
• Przenośne - takie urządzenie można podłączyć do dowolnego gniazdka, a następnie podłączyć do niego lampę podłogową lub stołową;
• wpuszczane - są ukryte za elementami wnętrza.

Ta ostatnia kategoria jest podobna do opraw naściennych, ale ma mniej estetyczny wygląd.

Zgodnie z ich projektem

Urządzenia mogą być wykonane z różnymi grupami styków:

• Jednobiegunowy, normalnie otwarty-zamknięty;
• klapka.

W drugim przypadku ściemniacz nazywany jest ściemniaczem przelotowym i służy do organizowania podwójnego schematu sterowania oświetleniem. z dwóch punktów niezależnie.

W zależności od sposobu kontroli

Ściemniacz sterowany przez Wi-Fi.

Według tego kryterium, urządzenia mogą być:

• obrotowe - jasność reguluje się obracając pokrętłem, a całkowite wyłączenie światła następuje po przekręceniu pokrętła do oporu;
• przyciski obrotowe - światło ustawia się, obracając pokrętłem, a wyłącza, naciskając pokrętło w dowolnym położeniu;
• przyciski - regulacji dokonuje się przez naciśnięcie przycisków + lub -.
• Czułe na dotyk - zasada działania jest taka sama jak w przypadku przycisków, ale zamiast naciskać, wystarczy dotknąć wrażliwego obszaru;
• sterowane zdalnie - światło jest regulowane za pomocą pilota;
• sterowanie za pomocą WiFi - oświetleniem można sterować za pomocą urządzenia mobilnego;
• akustyczny - sterowany za pomocą sygnału dźwiękowego.

Ten ostatni typ osprzętu nie jest często stosowany ze względu na niską odporność na zakłócenia akustyczne.

Jak podłączyć lampę LED za pomocą ściemniacza

Ściemniacz ledowy jest podłączony do sieci oświetleniowej w taki sam sposób jak zwykły ściemniacz. przełącznik Podłącza się go w taki sam sposób jak zwykły wyłącznik światła (często pełni taką samą funkcję) - w przerwę przewodu fazowego. Dlatego też często możliwe jest usunąć przełącznik standardowy i wykonaj podłączenie ściemniacza w ten sam sposób. Nie należy zapominać o maksymalnym obciążeniu, jakie można podłączyć do ściemniacza. Musi on być w stanie wytrzymać 15-20% obciążenia. Jeśli zasada ta będzie przestrzegana, ściemniacz będzie spełniał swoje zadanie przez długi czas.

Wideo: Podłączanie i ustawianie ściemniacza z Aliexpress.