Диммер для светодиодных ламп — экономь на квартплате!

Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.

Регулировка яркости светодиода

Основная проблема, возникающая при регулировке яркости светодиодов связана с тем, что изменение подаваемого на них напряжения не только меняет яркость, но и изменяет цвет излучения. Изменением максимального напряжения невозможно регулировать яркость светодиодных ламп, поэтому все те решения, которые хороши для ламп накаливания, не подходят для светодиодных излучателей. Поэтому для управления яркостью свечения светодиодов и ламп на их основе необходимо использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Обычно для питания светодиодных ламп используют переменное напряжение синусоидальной или трапециевидной формы, со скважностью 1. То есть длина периода, в который на светодиод поступает напряжение, равна длине периода без напряжения. При этом цвет свечения зависит от максимального напряжения, а яркость свечения от скважности. Регулируя скважность, удается менять яркость светодиода без изменения спектра излучения. Регулировка скважности и максимального напряжения позволяет менять как яркость или цвет, так и оба параметра одновременно.

Однако, такой способ регулировки применим далеко не ко всем светодиодным лампам, ведь часть из них оснащена собственным диммером, который обеспечивает заданную яркость и цвет при любом напряжении. Максимально недорогие светодиодные лампы оснащают не диммером, а выпрямителем, поэтому они чувствительны к скачкам напряжения. Все эти лампы нельзя подключать к внешнему диммеру, в лучшем случае они просто не будут работать, в худшем случае и лампа и диммер выйдут из строя. Поэтому для использования с диммером можно применять лишь диммируемые лампы, на которых стоит соответствующий значок, или присутствует надпись «dimmable». Кроме того, необходимо помнить, что все светодиодные лампы различают и по напряжению питания. Внешне они одинаковы, но одни работают от напряжения 220 вольт, а другим для работы требуется напряжение 12 вольт. Соответственно, нельзя использовать диммер на 220 вольт с лампой на 12 вольт и наоборот.

Базовое устройство современного диммера

Теперь – о том, каким же образом обеспечиваются такие преобразования переменного тока. Тот, кто не интересуется физикой подобных процессов, может сразу перейти к следующему разделу статьи. Но многим будет интересно, тем более что понимание происходящего может подвигнуть и на самостоятельное изготовление диммера – об этом мы тоже поговорим несколько позднее.

Понятно, что никакое электромеханическое коммутационное устройство неспособно работать в режиме ключа с такой скоростью переключений, адекватной частоте переменного тока. Но на выручку пришли полупроводниковые элементы.

Ниже на иллюстрации показана (с некоторым упрощением) схема электронного диммера. Понять принцип ее работы можно, даже не имею специальной подготовки в этих вопросах.

Принципиальная схема электронного диммера (дана с некоторыми упрощениями)

Итак, разбираемся.

Функцию электронного ключа в представленной схеме выполняет «связка» двух полупроводниковых элементов:

VS1 – симистор (симметричный полупроводниковый тиристор или триак) который способен пропускать ток между силовыми выводами А1 и А2 в обоих направлениях, но при условии наличия на выводе G («gate» — затвор) определенного управляющего напряжения.

VS2 – динистор (двунаправленный полупроводниковый диод или диак), также способный пропускать ток в обоих направлениях. Но в отличие от триака, диак не требует управляющего сигнала. Он срабатывает автоматически (открывается) при достижении на его выводах определенного напряжения. И вновь закрывается, когда проходящий через него ток снизится до минимального уровня, называемого током удержания.

Диммер, как правило, устанавливается в разрыв фазного провода. Но это – исключительно из соображений безопасности эксплуатации, так как на работоспособность схемы влияния не оказывает. Тем не менее, такое правило рекомендуется к соблюдению при установке любых выключателей на системах освещения.

Для того чтобы в рассматриваемом случае ток пошел на нагрузку (от «L in» к «L out»), необходимо открытие ключа-триака между его силовыми выводами А1 и А2. Иного пути нет, так как на другом участке цепи она, по сути, разорвана конденсатором С.

Что же происходит при включении питания? Начинается зарядка конденсатора С, скорость которой зависит как от его емкости, так и от сопротивления R. Чем выше сопротивление, тем дольше будет длиться зарядка. Так как используется переменный резистор (потенциометр), то имеется возможность плавного изменения сопротивления этого участка цепи.

Как только напряжение на обкладках конденсатора достигнет определённой величины, срабатывает на открытие динистор, и на вывод G тринистора подается управляющее напряжение, что приводит к его открытию. Ток пошел на нагрузку.

При достижении полуволной нулевой отметки конденсатор полностью разряжается, диак закрывается, что ведет и к закрытию триака. Цепь питания нагрузки снова прервана.

Но вновь начинается процесс зарядки конденсатора, уже с обратной полярностью на обкладках, и весь цикл повторяется. Так как использованы симметричные полупроводниковые приборы – симистор и динистор, эта схема работает на любом участке синусоиды, то есть с любым направлением тока.

Читайте также:  Как правильно утеплить пол в квартире на первом этаже?

Об этом приходится долго рассказывать, но на деле все эти преобразования происходят с частотой переменного тока, то есть в течение секунды вырабатывается 50 положительных и 50 отрицательных «вырезанных» импульсов.  Такая частота обеспечивает вполне нормальную работу электроприборов с резистивной нагрузкой, к которым относятся и лампы накаливания.

Правильным подбором параметров полупроводниковых элементов и изменением сопротивления потенциометра можно регулировать моменты открытия и закрытия ключа, то есть «вырезать» из синусоиды импульсы определённой продолжительности и амплитуды. Тем самым – управлять мощностью включенной в цепь нагрузки лампы.

По подобной схеме собирается абсолютное большинство современных диммеров. Безусловно, в схему вносятся определенные дополнения, оптимизирующие ее работу и сглаживающие негативные моменты. Но принцип остается тем же.

Схемы диммеров своими руками

Изменение величины сетевого напряжения дает возможность управлять бытовыми электроприборами. Например, увеличивать или уменьшать яркость свечения ламп, что в ряде случаев используется для экономии электроэнергии, но чаще для создания особых световых эффектов. Такие устройства называются диммерами (затемнителями). Сегодня мы вам расскажем о том, как сделать диммер своими руками.

Способы управления величиной напряжения

Регуляторы яркости света работают на одном из двух принципов:

  1. Рассеивания.
  2. Отсекания части подаваемой электрической энергии.

Рассеивание

Заключается в использовании резистивных свойств проводника. Это довольно простые элементы, их называют реостатами. Они состоят из одного проводника, обычно скрученного в спираль, и подвижного контакта, напряжение на котором зависит от того, на каком витке спирали он расположен. Та часть энергии, которая не используется, рассеивается в виде тепла, что и является главным недостатком устройства – при напряжениях свыше 100 вольт нагрев столь значительный, что может вызвать пожар.

Этот способ универсальный, может применяться как к постоянному, так и переменному току. Он редко используется напрямую, но на его основе строятся все схемы регулирования.

Отсекание

Применяется только к переменному току, у которого можно «отрезать» часть синусоиды, получив последовательность разнополярных импульсов, частота следования и амплитуда которых зависит от момента (фазы) и длительности периода отсекания.

Способ связан с меньшим рассеиванием энергии, но приводит к значительному искажению формы синусоиды, что плохо действует на потребителей с преимущественно индуктивной или емкостной нагрузкой. Например, использование диммеров для управления частотой вращения электромоторов вызывает их перегрев.

Эпюры отсекаемых частей синусоиды показаны на рисунке ниже.

Способ чаще всего используется для изменения яркости свечения ламп накаливания и им подобных светотехнических устройств – галогенных и металлогалогенных ламп. Его категорически нельзя применять для управления компактными люминесцентными лампами и ограниченно – для светодиодных. В основном для тех, схемы питания которых (драйверы) поддерживают диммирование, о чем обычно пишется на их упаковке.

Реализуются с помощью так называемых ключевых схем, построенных на тиристорах, динисторах и симисторах.

  • Тиристор – диод, пропускающий ток только в одном направлении в тот момент, когда на его управляющем электроде появляется отпирающее напряжение.
  • Симистор – фактически двойной тиристор, пропускающий ток в обоих направлениях. Применяется для упрощения монтажной схемы.
  • Динистор – диод, пропускающий электрический ток при достижении порогового значения напряжения. Используется для построения времязадающих цепочек.

Тиристорная схема

Тиристорная схема диммера на 220 вольт приведена на рисунке ниже.

Тиристоры обозначены литерами V1 и V2. Обратите внимание, что они включены встречно, поскольку каждый пропускает часть полуволны синусоиды одного знака. Напряжения отпирания динисторов V3 и V4 регулируется рассеивающим энергию реостатом R5. Схема имеет две времязадающие цепочки: V3–C1 и V3–C2.

В зависимости от уровня отпирающего напряжения на переменном резисторе R5 изменяется время зарядки конденсаторов, при разряде которых открываются ключи V1 и V2. Этим и определяется фаза пропускания синусоиды. Тиристоры можно найти в силовых схемах старых бытовых приборов – телевизоров или пылесосов.

Симисторная схема

Ключевая схема на симисторе приведении на рисунке ниже.

Ее преимущество в компактности. У нее один управляющий элемент – VS1 и одна времязадающая цепочка, состоящая из VS2 и С1. Рассеивающий регулятор напряжения – переменный резистор R1. Остальные элементы обеспечивают стабильность работы схемы.

Диммеры на постоянном токе

Только светодиодные лампы с цоколем типа Е (винтовой, аналогичный лампе накаливания) имеют собственный блок питания, преобразующий переменный ток в постоянный. Остальные светодиодные источники света, среди которых и светодиодные ленты, должны снабжаться отдельным блоком питания. Диммер для светодиодной ленты также должен работать от источника постоянного тока.

Оптимальным решением будет объединение блока питания ленты и диммера. Для этого используется схема с использованием микросхемы КР 142ЕН 12А, представленная на рисунке ниже.

Сама микросхема является регулируемым стабилизатором компенсационного типа. Её вывод 1 является точкой, на которую подается опорное напряжение, определяющее его величину на выходе диммера. Регулировка производится с помощью резистора R2, который является классическим рассеивателем энергии.

Зная принцип построения схем управляющих яркостью свечения ламп, вы можете не только сделать такое устройство самостоятельно, но и произвести ремонт диммера, купленного в магазине.

Преимущества и недостатки

Самые первые регуляторы предназначались только для управления уровнем  освещения. Сейчас ситуация изменилась, диммеры выполняют ещё ряд функций:

  1. автоматический выключатель
  2. плавное включение и отключение ламп, что позволяет избежать частого перегорания
  3. автоматическое включение и выключение света в доме, что создаёт эффект присутствия хозяев в доме
Читайте также:  Внутренняя отделка под кирпич своими руками: фото, видео

Современные диммеры могут управляться дистанционно, например, через радио- или инфракрасный канал.

Как и любой прибор, диммер имеет свои недостатки:

  1. От него не работают люминесцентные лампы
  2. Генерирует электромагнитные помехи
  3. Выдаёт на выходе напряжение несинусоидальной формы
  4. К нему нельзя подключать понижающий трансформатор
  5. При подключении к лампам накаливания выдаёт низкий КПД

Правильный выбор диммера

Существуют различные модели светорегуляторов, а также типы нагрузки, которые влияют на правильный выбор устройства. Диммер выбирается в соответствии с нагрузкой осветительных приборов. Эту информацию можно найти на упаковке производителя и на лампе. На рынке есть много различных регулируемых осветительных устройств:

  1. Высоковольтный мощный галоген, 220 вольта (гнездо G9 или GU10).
  2. Лампы низкого напряжения 12 В постоянного тока с электронным трансформатором, гнездо G4, GU5, 3, GY6, 35.
  3. Светильник напряжением 12 В с обычным соединением G4, GU5, 3, GY6, 35.
  4. Светодиодные лампы, различные типы гнёзд.
  5. Энергосберегающие лампы, все виды цоколя.

Промышленная маркировка для диммеров: буквы R, L или C. Их можно увидеть на корпусах ламп. Для правильного выбора dim они должны совпадать. Перед покупкой ламп нужно обратить на это требование особое внимание, иначе они работать не будут.

Типы ламп совместимых с регуляторами:

  1. Диммируемые энергосберегающие лампы (ESL).
  2. Светодиодные лампы с напряжением 230 В и высоковольтные светодиодные лампы, помеченные как диммируемые.
  3. 12 В переменного и 12 В постоянного тока. Светодиодные лампы также должны быть отмечены как регулируемые.
  4. Светодиодные полосы и одиночные светодиоды (DC) с дополнительным светодиодным балластом интегрированных в диммер PWM.
  5. Диммируемые светодиодные драйверы также доступны для различных типов управления.
  6. Люминесцентные лампы со специальными балластами ЭКГ с интерфейсом 0−10 В.

Светорегуляторы: достоинства и недостатки

К числу плюсов диммеров можно отнести:

  1. Комфортное управление яркостью освещения. В некоторых случаях это можно сделать дистанционно или с помощью акустического сигнала.
  2. Возможность использования регуляторов в качестве выключателей для зажигания и тушения ламп.
  3. Уменьшение нагрузки способствует продлению периода эксплуатации осветительных приборов.
  4. Современные модели часто имеют функцию программирования, что позволяет имитировать присутствие хозяина в случае отъезда.

В ассортименте специализированных магазинов представлен широкий модельный ряд устройств, которые различаются по своей конструкции, дизайну, стоимость, набору различных опций.

Чрезвычайно удобным устройством является дистанционный диммер, позволяющий зажигать и гасить свет, а также изменять его яркость на расстоянии при помощи пульта

В то же время эти приборы имеют ряд определенных недостатков. Прежде всего, они чувствительны к перегреву, поэтому рекомендуется устанавливать их в помещениях с температурой не выше +25°C.

При использовании диммеров нужно соблюдать минимальный уровень нагрузок, равный 40 Вт. Если часто нарушать этот показатель, регулирующий механизм преждевременно выйдет из строя.

Подаваемые импульсы могут стать источниками радиопомех. Для компенсации этого не слишком приятного эффекта в схему порой вводят катушки с конденсаторами (LG фильтры).

Если в цепь включены мощные лампы с длинными нитями накаливания, следует остерегаться подавать на них минимальное напряжение, поскольку приборы могут начать «петь».

К схеме питания строго запрещено подключать телевизоры, компьютеры, планшеты, радиоприемники. Не допускается подсоединение ЭПРА (электронные пускорегулирующие аппараты), люминесцентных ламп.

Согласно расчетам специалистов, 50% снижение мощности лампы накаливания при помощи современных диммеров позволяет сэкономить 15% электрической энергии

Дискуссионным вопросом является экономия электроэнергии при регулировании работы ламп накаливания.

Исследования ученых показали, что применение современных видов диммеров способствует некоторому снижению электропотреблению, однако этот показатель вряд ли можно назвать внушительным.

Критерии выбора

Выбрать диммер нетрудно, достаточно брать во внимание такие параметры, как суммарная мощность подключаемых ламп и их тип.

Важно понимать, что для экономичных энергосберегающих ламп и традиционных ламп накаливания схемы регуляторов будут иметь различия.

Диммеры для обычных лампочек работают с напряжением 220 вольт, для галогенных — подключаются через трансформатор с током на выходе 12-24 вольта, для светодиодов и люминесцентных ламп — через электронный дроссель с диапазоном напряжения 1-10 вольт.

При покупке нужно брать в расчет характеристику предельной суммарной нагрузки устройства.

Например, регулятор со значением 300 ватт сможет регулировать яркость люстры с 5 рожками, в каждом из которых установлена лампа мощностью 60 ватт. Для более сильных нагрузок он уже не подойдет.

Недостатки светорегуляторов

Так как коэффициент полезного действия ламп накаливания значительно уменьшается с понижением напряжения, то иногда выгодней использовать светильник меньшей мощности, подсоединенный напрямую. Мощные источники света при снижении яркости диммером начинают издавать небольшой свист, который отчетливо слышно в тишине.

Связано это с колебаниями нити накала лампы, происходящими при переключении симистора, что в обычных условиях практически незаметно. Чтобы избежать влияния помех, не рекомендуется включать приборы, расположенные рядом с радиоприемниками или измерительными приборами высокой чувствительности.

Паяльник, управляемый устройством, может вызывать на экране осциллографа посторонние сигналы. В комнате с регулируемым светом приемник не будет работать в диапазоне длинных и средних волн. При применении диммеров в студиях звукозаписи это может привести к фоновым шумам.

Поэтому в таких помещениях лучше использовать обычное освещение или отключать светорегуляторы. К минусам можно отнести и высокую начальную стоимость приборов, которая быстро себя не оправдает. Если нет необходимости в плавной регулировке освещением, то использование диммеров по всей квартире нецелесообразно.

Заключение

Собираясь создать систему регулирования уровня освещённости помещения при наличии в нем светодиодных ламп, необходимо правильно подобрать диммер. Это даст возможность эффективно сменять подсветку в зависимости от имеющейся в доме ситуации.

Заключение

  //

Заключение
Заключение

Рекомендуемые статьи по теме Устройство датчика звука для включения света Самодельные импульсные блоки питания с регуляторами Обзор и подключение электрощитовой для наружных осветительных приборов Все что нужно знать о маркировке стабилитронов Информация для выбора сенсорных выключателей для светодиодных лент Почему необходимо обратить внимание на инфракрасные датчики движения

Заключение
Заключение

Пошаговая инструкция подключения

Большинство разновидностей диммеров подключается к системе по такому же принципу, как выключатель.

  1. Сначала необходимо отключить подачу электричества в квартиру на электрическом щитке.
  2. Затем нужно удостовериться, что электрический ток отсутствует, используя специальную отвертку-индикатор.
  3. Следующим шагом является снятие коробки установленного ранее выключателя. Следует выкрутить шурупы, которые обеспечивают крепление декоративной рамки выключателя, а затем устранить ее.
  4. После этого необходимо выкрутить винты, которые фиксируют провода, и сам механизм выключателя. Если размер светорегулятора позволяет, его можно установить в ту же монтажную коробку. После этого выполняется откручивание электропроводов и отсоединение их от переключателя. Таким образом, в монтажной коробке остается 2 свободных провода.
  5. Необходимо провести разбор светорегулятора. Сначала снимается регулирующий рычаг. Нужно открутить гайку, располагающуюся под рычагом, и все декоративные элементы. Фазный кабель подключается к клемме диммера. Второй кабель подсоединяется к клемме регулятора.
  6. После этого можно приступать к монтажу светорегулятора в коробку. Для этого сначала нужно подогнуть провода и ввести регулятор в подрозетник. После этого следует закрутить распорочные винты и приложить декоративную рамку. В последнюю очередь необходимо зафиксировать рамку винтами и установить регулирующее кольцо.

После завершения монтажа нужно включить электричество на щитке и проверить функциональность прибора.

Рекомендуем посмотреть видео по теме:

Совместимость светодиодных ламп с диммерами

Универсальных регуляторов нет, для каждого типа источников освещения выбирается определенный вид диммера.

Диодные источники освещения могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Изготовители источников света могут производить продукты, которые функционируют с конкретным типом диммеров. Для определения совместимости можно воспользоваться таблицами, которые имеются у продавцов.

Выбирать регуляторы необходимо с учетом технических параметров лампочек:

  1. Если источник света нерегулируемый, то установка лампы с диммером не допускается. Итогом может стать некачественная работа и поломка самого регулятора. Такие ситуации не распространяются на гарантийное обслуживание.
  2. Регулируемые источники света работают могут работать со стандартными диммерами, функционирующими по типу отсечки фазы. Надо учитывать, что на уровень затемнения света будет влиять число диодных элементов, установленных на коммутаторе. Большая часть диммеров для правильной работы нуждаются в минимальном уровне нагрузки, составляющим в районе 20-45 Вт. Чтобы добиться такого уровня мощности, потребуется одна лампочка накаливания. Но для установки в сеть мощностью 220 вольт потребуется 2-3 диодные лампы.
  3. Если будет применяться один диодный источник света, то рекомендуется отдать предпочтение диммеру низкого напряжения. Такое устройство используется для изменения параметра низковольтного LED света, обладающего магнитным трансформаторным устройством.

Регулировка света с нескольких мест: принцип работы проходного диммера

Довольно часто возникают ситуации, когда необходимо организовать систему освещения в большом доме или габаритной квартире. Может понадобиться, например, включить свет в длинной и узкой прихожей и, пройдя по ней, отключить освещение. Потребность приглушить яркость света может возникнуть, если вы уже легли отдыхать или смотреть телевизор, а вставать с кровати совсем не хочется.

Проблему включения освещения с нескольких точек помогут решить проходные выключатели. А вот регулировать световой поток с нескольких мест можно, установив в одной точке проходной выключатель, а в другой – поворотный диммер. Такое расположение устройств позволит в одном месте только включать освещение, в другом – только регулировать яркость.

Однако есть модели светорегуляторов, обеспечивающих проходное диммирование. К ним относятся сенсорные приборы, которые, благодаря электронике, могут синхронизироваться между собой. Для проходного диммирования к светорегулятору подключают спутниковые устройства. В зависимости от типа диммера, к нему можно подключить от 5 до 10 спутников. Использование спутникового устройства, как самостоятельного прибора невозможно.

Схема подключения проходного диммера

Обратите внимание! Для установки светорегуляторов со спутниками, обеспечивающими проходное диммирование, потребуется помощь квалифицированных специалистов.