Регулирование освещения.

При использовании электрического освещения часто требуется уменьшать или увеличивать яркость светильников.

Обычно для этого применяют светорегуляторы - специальные устройства, которые на профессиональном языке чаще называют диммеры (от английского глагола  dim — затемнять).

Яркость светильника уменьшается, когда к нему подводят мощность меньше номинальной величины. Для этого обычно последовательно со светильником или лампой включают диммер. В случае синусоидального силового напряжения диммер позволяет регулировать мощность, пропуская только часть синусоиды и отсекая оставшуюся часть, как показано на рис.1.

Рис.1 Регулирование освещения диммером

В качестве силовых регулирующих элементов в этих устройствах применяются обычно полупроводниковые приборы: транзисторы, тиристоры или симисторы. Такие диммеры применяются для регулировки яркости свечения ламп накаливания и галогенных ламп.

Обычные энергосберегающие лампы, как правило, это КЛЛ (компактные люминесцентные лампы) не пригодны для подобного регулирования, однако в последнее время появляются специальные КЛЛ, которые можно применять для диммирования, хотя и не в полном диапазоне 0-100%.

Для диммирования люминесцентных ламп обычно используются устройства совместно с ЭПРА (электронные пускорегулирующие аппараты). В этом случае ЭПРА управляются напряжением 1-10 В, т.е. диммер формирует управляющее напряжение, а не силовое.

DALI

Достаточно удобно для диммирования люминесцентных ламп использовать цифровой протокол-интерфейс DALI, который про 5 жильному кабелю подводит к специальным ЭПРА (балластам) и силовое напряжение, и сигналы управления, как показано на рис.2. На одной шине может быть до 64 индивидуально управляемых светильников (адресов). Такие светильники могут участвовать в 16 различных световых сцен, а кроме того каждый балласт может быть включен в одну или несколько групп освещения из 16 максимально возможных. Группы и световые сцены могут быть легко переопределены программно, для этого не понадобится проводить перекоммутацию и другие операции с проводкой.Также с помощью DALI могут управляться и светильники других типов, с лампами накаливания, газоразрядными и светодиодными лампами.

Рис.2 Балласт DALI

Системы DALI позволяют реализовывать самые разные системы освещения и режимы их управления, причем для их изменения в одном и том же помещении не понадобятся дополнительные монтажные работы и переподключения.

Рис.3 Шлюз DALI

Однако, следует учитывать, что для управления по DALI требуется специальный контроллер или шлюз рис.3, и уже к нему подключаются выключатели и другие управляющие устройства.

Особенности применения

Применение димммеров и уменьшение яркости ламп накаливания при эксплуатации имеет существенные положительные моменты. Увеличивается срок службы и значительно снижается вероятность перегорания лампы, так как во многих таких устройствах обеспечивается электронное «мягкое» включение диммера. Разумеется, есть и минус, связанный с некоторым изменением цветовой температуры при регулировании и достаточно высокая стоимость диммеров. Необходимо учитывать, что свет лампы накаливания при уменьшении накала становится более желтым. Однако функциональные возможности и простота применения энергосберегающих и комфортных режимов освещения делают диммирование одной из часто востребованных функций «умного» дома.

Отметим, что изобретателями диммирования в современном виде являются братья Джоэль и Рут Спира (США). Они задумались о контроле и энергосбережении в самом начале 60-ых годов прошлого века.

Важной особенностью универсального диммера является его способность работать с различными нагрузками.

Рис.4 Управление по переднему фронту

Так лампы накаливания, галогеновые лампы 220В и галогеновые лампы с электромагнитными трансформаторами управляются в режиме отсечки фазы по переднему фронту, как показано на рис.4. Для галогеновых ламп с электронным трансформатором диммеры работают в другом режиме - отсечки фазы по заднему фронту, как показано на рис.5.

В некоторых случаях перед включением нагрузки необходимо сначала выбрать режим управления или точно определить тип нагрузки для диммера.

Рис.5 Управление по заднему фронту

Для этого могут использоваться как переключатели на устройстве, так и программные средства, например для устройств KNX. Некоторые современные устройства способны автоматически (сами) определять тип нагрузки и правильно функционировать в зависимости от ее вида, обеспечивая штатные режимы, надежность и длительную работу любых светильников.

Димирование светодиодов

Отдельно стоит упомянуть о возможность диммирования светодиодов (LED, СИД). В отличие от других светорегуляторов, которые управляют напряжением питания, устройства для изменения яркости светодиодов должны изменять постоянный ток нагрузки, и в таком случае будет регулироваться их яркость. Обычно применяют два основных способов регулирования: амплитудный и импульсный (широтно-импульсная модуляция – ШИМ), когда за счет скважности изменяется интегральная яркость свечения светодиодного прибора.

Для питания и диммирования светодиодов часто используются специальные драйверы, которые представляют из себя источники питания (тока), управляемые либо сигналом 1-10 В, либо ШИМ.

Кроме того применяются и другие протоколы управления: DALI, DMX, KNX. Отметим, что чаще всего встречаются драйверы для постоянных напряжений 12 и 24 В, а также для переменного напряжения 220-230 В. В случае, когда кроме яркости целесообразно изменять и цвет освещения, используют специальные RGB-LED диммеры. Они имеют три независимых канала управления для соответственно трех или более светодиодов разного цвета, свет которых при смешивании позволяет создавать большое количество оттенков, например до 268000, причем важно то, что обеспечивается и динамическое изменение цвета и реализуются практически любые сценарии и световые картины.

При применении диммеров необходимо соблюдать:

• Минимальную и максимальную мощность, указанную для нормальной работы диммера, а также напряжение питания
  
  
• Тип нагрузки, если диммер предназначен для работы только с рекомендованными нагрузками
  
  
• Меры по понижению помех в сетях питания, которые могут быть вплоть до радиочастотных
  
  
• Диммеры могут выделять значительно тепло, поэтому их следует монтировать так, чтобы обеспечивать требуемый теплоотвод в любых условиях работы

• Требуется строго соблюдать условия, необходимые для обеспечения надежной работы диммеров, включая температурные требования и условия по защищенности IP. Диммеры обычно плохо функционируют при отрицательной температуре.
  
  
• Для исключения очень неприятного для глаз мерцания и мигания диммируемых светильников, следует тщательно контролировать стабильность силового напряжения, причем как по амплитуде, так и по частоте (фазе). Это особенно важно учитывать при работе от резервных источников типа дизель-генераторов.