Диммирование светодиодных трековых светильников

Диммирование и управление освещением

Диммирование — это управление светом, способ регулирования яркости ламп. Существует много вариантов диммирования, чтобы выбрать подходящий нужно учитывать определённые факторы. Например, некоторые виды ламп могут не работать с некоторыми диммерами. Есть методы управления освещением, которые хороши только для маленьких помещений (квартир или небольших офисов), а с помощью других можно регулировать свет в целых зданиях. Кроме того, есть варианты диммирования, которые требуют сложной дополнительной проводки и поэтому их можно использовать, только если это было предусмотрено на этапе строительства или ремонта.

Информация о том, можно ли диммировать лампу или светильник, а также для какого типа диммирования подходит прибор — обычно есть в технической документации. На многих устройствах также есть специальные маркировки.

Симисторное диммирование (TRIAC, Phase-Cut)

Есть два варианта симисторного диммирования: с отсечением по переднему фронту и с отсечением по заднему фронту.

Диммирование с отсечением по переднему фронту (Leading Edge Dimming)

Этот вид диммирования встречается чаще всего, он популярен для регулировки домашнего освещения. Устройства, которые нужны для этого способа управления светом, небольшие, относительно дешёвые и легко устанавливаются.

Этот вариант хорошо подходит для ламп накаливания и галогенных ламп, но для светодиодных и компактных люминесцентных ламп такие диммеры подходят не всегда. Если они подходят, то это будет указано в технической документации.

Диммирование с отсечением по заднему фронту (Trailing Edge Dimming)

Этот тип диммирования разработан для светодиодных ламп. У каждой светодиодной лампы есть драйвер — устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. Именно драйвер будет взаимодействовать с диммером, поэтому, выбирая диммер, нужно уточнить, подходит ли он к драйверу. Если устройства не подходят друг к другу, то свет может начать мерцать, а светильник неприятно жужжать.

Диммирование с отсечением по заднему фронту относительно недорого, но дороже, чем вариант с отсечением по переднему фронту. При его использовании не возникает резких скачков напряжения и сила тока увеличивается плавно.

Принцип работы симисторного диммирования

Этот способ управления светом работает с переменным током. Переменный ток отличается от постоянного тем, что электроны текут сначала в одном направлении, потом в другом. На графике это выглядит как синусоида. Симисторное диммирование выключает ток на небольшой период времени, отсекая часть этой волны. Чем больше периоды, когда ток выключен, и чем меньше, когда он включён, тем темнее светит лампа.

Если посмотреть на это на примере лампы накаливания, то получается, что в моменты, когда ток не подаётся, спираль начинает остывать и лампочка темнеет.

Включается и выключается подача тока с помощью симистора (симметричного триодного тиристора). По-английски этот прибор называется TRIAC (triode for alternating current). Отсюда и название способа диммирования.

Диммирование с отсечением по переднему и по заднему фронту отличается тем, с какой стороны обрезается волна. Когда происходит отсечение по переднему фронту, то ток выключается сразу после того, как кривая пересечёт ноль, а потом включается с резким скачком напряжения. Это одна из причин, почему многие светодиодные источники света плохо работают с этим типом диммирования. Зато LED лампы хорошо приспособлены для диммирования с отсечением по заднему фронту, потому что напряжение нарастает плавно.

Диммирование с помощью ШИМ — Широтно-Импульсной Модуляции (PWM — Pulse Width Modulation)

Диммирование с помощью ШИМ немного похоже на предыдущий метод. Оно тоже использует симистор (TRIAC), который подаёт импульс в виде электрического тока. Импульс может создаваться с разной частотой и может быть разной длины. Чем чаще и длиннее импульс — тем ярче свет. И, наоборот, чем реже и короче — тем темнее. Частота в любом случае достаточно высокая, чтобы человеческий глаз не мог видеть мерцание лампы.

В отличие от диммирования с отсечкой по фазе, диммированием с помощью PWM можно управлять цифровым методом и регулировать подачу сигнала по беспроводной сети. Поэтому, несмотря на то, что этот метод дороже предыдущего, его часто используют для умных домов.

Диммирование 1-10V и 0-10V

Этот вариант подойдёт для люминесцентных и светодиодных ламп. Устройства для диммирования 0-10V (1-10V) не чувствительны к нагрузке. Протокол 0-10V может работать со многими автоматизированными системами для умных домов, например, с KNX.

Диммирование 0-10V (1-10V) лучше использовать в небольших помещениях, потому что оно неудобно для управления большим количеством приборов. К каждому устройству должен идти отдельный провод. На длинных линиях падает напряжение и затухает сигнал, из-за этого может быть сложно точно отрегулировать яркость светильника.

Некоторые производители выпускают светильники с устройствами для 0-10V (1-10V) диммирования, которые расположены прямо на корпусе прибора.

Принцип работы диммирования 0-10V (1-10V)

Устройство для диммирования 0-10V передаёт сигнал светильнику, чтобы изменить его яркость. Сигналом является изменение напряжения от 0 до 10 Вольт. При напряжении 10 Вольт лампа будет светить на максимуме мощности, при 0 Вольт — погаснет.

Шаг в 1 Вольт приведёт к изменению яркости на 10%. Если, например, повысить напряжение с 0 до 1 Вольт, то светильник будет светить на 10% от максимальной яркости и, наоборот, если снизить с 10 до 9 Вольт — получится 90% яркости.

Диммирование 1-10V отличается от 0-10V тем, что здесь нет сигнала в 0В и соответственно, нельзя сделать так, чтобы свет не горел. Минимальная яркость будет составлять 10% от полной.

PUSH Dim (Switch Dim, Touch-Dim)

Используя этот способ диммирования, можно управлять несколькими светильниками сразу. Можно сделать несколько кнопок-переключателей яркости к одному светильнику и установить их в разных местах. При этом такой метод управления светом относительно дёшев и не требует сложной проводки.

PUSH Dim можно интегрировать в систему DALI, для которой этот вариант диммирования когда-то и разрабатывался.

В одной цепи нельзя смешивать разные драйверы PUSH Dim.

Принцип работы PUSH Dim

При диммировании Push DIM яркость света регулируют нажатием кнопки. Чтобы включить или выключить, нужно просто один раз коротко нажать кнопку. Долгим нажатием можно увеличить или уменьшить яркость светильника. Если дважды коротко нажать на кнопку, то система «запомнит» яркость, и при следующем включении она установится автоматически.

Если нажать и не отпускать кнопку больше 30 секунд, то все светильники синхронизируются на яркости 50%. Это может быть нужно тогда, когда светильники отключали от сети и после этого они потеряли синхронизацию.

По сравнению с другими способами управления светом, систему Push DIM легко установить и её не требуется предварительно настраивать. Не нужен центральный блок управления.

Используя этот способ диммирования, можно регулировать яркость света из нескольких мест в помещении, можно использовать датчики присутствия и даже подключить систему Push DIM к «умному» дому. Можно управлять несколькими светильниками, но к каждому должны идти отдельные провода. Можно «запомнить» яркость, чтобы при следующем включении она сразу была настроена. Для этого нужно сделать двукратное короткое нажатие.

У метода есть и недостатки: например, не получится заранее задать уровень яркости для сценария освещения.

Диммирование по протоколу DALI

Такой способ регулировки освещения удобен для больших пространств, например, для целого здания. В одну сеть DALI можно объединить до 64 светильников, разбить их на 16 групп, чтобы управлять сразу несколькими лампами, и задать до 16 сценариев освещения, которые можно настраивать заранее (например, сделать вечером свет в комнате темнее).

Чтобы преодолеть ограничения по количеству светильников, групп и сцен, в больших зданиях часто делают сразу несколько сетей, объединённых между собой.

Протокол DALI позволяет очень точно настроить освещение, например, уровней яркости не 10, как при диммировании 0-10V, а 254.

DALI — довольно дорогой способ управления светом. Сигналы от контроллера к светильникам и назад передаются по двухпроводной шине, поэтому для диммирования по DALI нужна проводка, хотя и относительно простая: не нужны механические реле и многочисленные провода.

Принцип работы диммирования по протоколу DALI

Контроллер подключён к сети, в которой у каждого драйвера и источника света есть уникальный адрес. Поэтому внутри этой сети можно взаимодействовать с каждым конкретным устройством. Когда вы отдаёте команду, контроллер посылает сигнал на нужный адрес, сообщая светильнику, что должно произойти.

В отличие от способов диммирования, которые описаны выше, диммирование по DALI работает в обе стороны. Это значит, что контроллер не только посылает сигналы светильникам, но и принимает информацию от них. Например, если у одного из светильников произошёл сбой, вам придёт уведомление.

Прочие способы диммирования

DSI — предшественник системы DALI, поэтому сейчас его используют не очень часто. В отличие от DALI, в DSI нет уникальных адресов, поэтому нельзя управлять каждым отдельным светильником, а только всей цепью сразу.

Casambi

Casambi управляет светильниками, с которыми можно взаимодействовать по Bluetooth. Для этого нужно специальное приложение, которое можно установить на смартфон, планшет или умные часы. В отличие от DALI, здесь не нужна дополнительная проводка.

Используя Casambi, можно регулировать яркость света, его цвет и цветовую температуру. Можно объединять светильники в группы и создавать шаблоны для сценариев освещения. В общую сеть можно подключать датчики (например, датчики движения), и программировать изменения света в зависимости от их сигналов.

Zigbee

Zigbee — это беспроводная сеть, в которую можно объединить осветительные приборы, диммеры и датчики движения или света для создания запрограммированных сцен освещения.

Для работы сети нужен специальный роутер, который передаёт сигнал. В ней так же, как и в системе DALI, можно объединять светильники в группы, передавать команды (например, сделать свет ярче или темнее), получать информацию о состоянии светильника (например, о том, что он выключился), и создавать световые сценарии (например, чтобы свет в комнате включался, когда кто-то вошёл и датчик движения получил сигнал).

Светильники, диммеры и другие приборы, которые вы хотите подключить к Zigbee, должны иметь специальную маркировку, иначе они не смогут работать вместе. В одной сети можно одновременно управлять 232 устройствами.

Источник

Как я переделываю недиммируемые светодиодные светильники в диммируемые. Пост первый

Сразу хочу сделать небольшое отступление, я не собирался переделывать светодиодные светильники под готовые (продающиеся в магазинах) диммеры. Я решил сам сделать блок управления яркостью на базе микроконтроллере ATmega128 и управлять яркостью посредством ШИМ.

Начну с того, что мной на дачу были куплены вот такие светодиодные светильники.

Светодиодный светильник TrueEnergy. Лицевая сторона Светодиодный светильник TrueEnergy. Обратная сторона

Поскольку я изначально сам собирался переделывать в диммируемые, то я выбирал светильники которые бы понравились мне именно по дизайну, всё же выбор недиммируемых НАМНОГО больше чем диммируемых.

Светильники куплены, теперь разбираем и смотрим как он устроен, а устроен он довольно просто. Светодиодная лента приклеенная к алюминиевой пластине для отвода тепла и маленькая плата питания, преобразующая переменное напряжение в постоянное.

Светодиодный светильник в разборе Светодиодный светильник в разборе Плата питания светильника. Лицевая сторона Плата питания светильника. Обратная сторона

Далее что необходимо это померить напряжение под нагрузкой которое идёт на светодиодную ленту. Померил, получилось 63 вольта, хотя на обратной стороне светильника написано 64 вольта (см фото выше). Дальше меряю ток, 260-270 миллиампер, хотя на обратной стороне светильника написано 300 миллиампер (см фото выше). Ну да ладно, это особо и не важно.

Дальше я отпаял плату питания от светодиодной ленты и померял холостое напряжение без светодиодной ленты, получилось 120 вольт, сперва подумал что эта платка не очень мощная и напряжение под нагрузкой сильно проседает, но очень быстро до меня дошло, что НАВЕРНОЕ эта плата стабилизирует ток на ленте, снижая напряжение до такого уровня, пока не установится нужный ток. В общем ладно, я быстро отключил эту плату от сети и с ней вроде ничего плохого не случилось, конденсатор на выходе этой платы стоял на 100 вольт, но бахнуть он не успел. Напомню, без нагрузки на выходе платы 120 вольт, а конденсатор на выходе стоит на 100 вольт. То есть лучше без нагрузки эту плату не включать.

В общем я выяснил, что для питания светодиодной ленты этого светильника нам нужно подать на неё 63 вольта, ведь именно такое напряжение было на ленте под нагрузкой.

Так как я собираюсь управлять яркостью сразу 3 светильников одновременно, именно столько у меня их в комнате, то эту плату питания использовать наверное нельзя, потому что при параллельном соединении у нас ток возрастёт в 3 раза, то есть до 780 миллиампер, а плата наверное будет стремиться удерживать ток в 260 миллиампер, рассчитанный для одного светильника, ну и рассчитана она наверное для питания ленты в одном светильнике, так что не будем ничего мудрить, думать и проверять, а покупаем новый блок питания на 63 вольта и ток не меньше 1 ампера. Напомню, 1 светильник потреблял 260 миллиампер. Три светильника 260 * 3 = 780 миллиампер. Но чтобы было с запасом лучше взять от 1 ампера и больше.

Поскольку 1 блок питания на такое точное напряжение я не нашёл. А нам нужно именно 63 вольта, ни больше ни меньше, то были куплены 2 вот таких блока компании Mean Well:

Эти крутые блоки позволяют подстраивать выходное напряжение в пределах около 3 вольт от указанного номинала как в большую так и меньшую сторону, а потому подключив их последовательно мы сможем получить выходное напряжение в пределах 54-66 вольт. Так же в этих блоках куча защит, от короткого замыкания, перегрузки и другие.

В общем покупаем блоки и соединяем их последовательно, накручиваем нужные нам 63 вольта.

Всё, первый этап выполнен, теперь у нас есть составной блок питания от которого мы сможет записать сразу 3 наших светильника. Следующий шаг, это сделать регулятор яркости на базе микроконтроллера.

И ещё, светильник с родным блоком питания не слабо так мерцал. Человеческий глаз этого конечно не видит, но мерцание есть, думаю это не совсем хорошо для глаз когда светильники так будут мерцать.

А вот как работает светильник от нашего сборного блока питания собранного из двух.
Думаю комментарии излишни какое свечение будет лучше для глаз.

Собственно мерцание и гудение плат питания некоторых светильников, это то, почему я решил не покупать готовые диммируемые светильники, купить обычный, а регулировку яркости сделать самому. Так у меня будет равное освещение без мерцания при любой яркости, не будет вообще никакого гудения над головой, потому что блоки питания будут вынесены на чердак. В самих светильниках остаётся только светодиодная лента и всё. Ну и поскольку всё делаю сам, то своё чинить проще, если вдруг что-то сломается.

В следующем посте я напишу уже непосредственно о регуляторе и покажу как он работает.

Источник