Диммеры для люминесцентных и светодиодных ламп

Диммеры для люминесцентных и светодиодных ламп

Название происходит от английского слова dim (сумерки). В советское время сказали бы
регулятор освещения. Но так как они были невиданной диковинкой, то название пришло
вместе с заграничным товаром. Теперь в магазинах продают диммеры для светодиодных
ламп 220в. Светодиоды сейчас наиболее перспективные источники света. Являясь
квантовыми устройствами, они имеют практически идеальный к.п.д. как преобразователи
электрической энергии в световую.

В деле экономии им нет равных. Они светят очень ярко и
почти не греются. Ультрафиолетовые диоды позволяют при помощи электролюминесценции
уже теперь получать любой спектр и цветовую температуру, а в недалеком будущем
технологии подарят нам приборы еще лучше и дешевле. Это окончательно делает лампочки
накаливания, и даже ртутные лампы дневного света, историей. Во всяком случае, здорово
ограничивает их применение.

Как работают диммеры

Электрически есть всего два разных способа регулировать яркость лампочки:

  1. включить в цепь сопротивление,
  2. кратковременно и часто разрывать и замыкать цепь.

Первый способ исторически и возник первым, и, развившись до линейных регуляторовна
транзисторах,оказался ненужным после внедрения второго. Первый способ совершенно
неэкономичен.Второй способ может быть очень экономичным, так как переключатель
почти не имеет сопротивления и почти не создает потерь на джоулево тепло. Однако,
это не сразу стало возможно. Первыми такими приборами оказались тиристоры, но они
были работоспособны только в цепи с переменным током, к тому же работали с невысокой
частотой переключения. А теперь после появления мощных полевых и IGBT транзисторов
можно почти все.

В целях энергосбережения регулировка яркости светодиодов выполняется
последовательными стабилизаторами на основе MOSFET (полевой транзистор с
изолированным затвором), которые управляются ШИМ (широтно-импульсная модуляция). В
переводе на человеческий язык это означает, что в разрыв цепи включается особый
транзистор, работающий как прерывистый выключатель. Переключается он с постоянной
частотой (десятки кГц), но меняется отношение длительности включенного состояния к
отключенному. Это современный способ регулирования мощности с минимальнейшими
потерями в самом регуляторе. Одна из схем показана на рисунке ниже:

В этой схеме к точкам VBUS и COM можно подавать до 400 вольт постоянного напряжения, а
ток на выходе может достигать 500 мА. С помощью этого чипа можно сделать очень яркий
светильник и очень просто плавно регулировать его от полной темноты до полной яркости,
изменяя напряжение на выводе ADIM простым резистором.

Стабилизация тока (среднего тока, а не мгновенного) – это тоже регулирование, но с
обратной связью и по сравнению с каким-то заданным образцом. Таким же образом можно
организовать защиту светодиодов от превышения напряжения, что не редкость в электросети.

Все эти задачи, а также все электронные компоненты, необходимые для этого, можно
поместить в корпус интегральной микросхемы. Конечно, ведущие производители
электроники мимо этого не прошли. Такие микросхемы есть и они называются драйверами
светодиодов и один из них как раз показан чуть выше.

Если в светодиодной лампе стоит
такой драйвер, но лампа просто ввинчивается в патрон, то регулировать ее внешним
диммером или не получится, или получится отвратительно. Это легко понять – в лампах без
регулирования драйвер будет стабилизировать все то, что мы пытаемся регулировать и
действовать нам назло.

Диммируемая лампаЛампы, для которых можно использовать внешний диммер, специально маркируются на коробочке надписью «Dimmable». Это значит, что встроенный драйвер формирует сигнал, пропорциональный сетевому напряжению. Поскольку потребляемая мощность у светодиодных ламп очень невелика, то с таким регулированием нет проблем. С ними можно использовать любой диммер.

Дешевые китайские светодиодные лампы можно регулировать тиристорными диммерами, которые обычно применяют для лампы накаливания. Потому, что там ничего не стабилизируется, светодиоды питаются прямо от выпрямленного сетевого напряжения через балластный конденсатор. Но все же лучше либо не использовать дешевые китайские лампы, либо их существенно улучшить, заказав подходящие драйверы, разработав для них печатную плату и все смонтировать в цоколь лампы (если есть знания и навыки, конечно).

Традиционная схема диммера для ламп накаливания несложна и включает лампу через
симистор (пара тиристоров, включенных встречно-параллельно), который управляется
фазовращающей RC-цепью (фазоимпульсное управление). Это всего несколько деталей, и
такой регулятор яркости ламп накаливания имеет довольно удручающие характеристики,
хотя и работает. В прошлые десятилетия это было все же лучше, чем большие, горячие
реостаты, которые использовали в театрах и киностудиях. На рисунке ниже принципиальная
схема простого диммера для ламп накаливания:

А диммер для светодиодных светильников уже был описан выше. Таким образом, диммер
для ламп может быть существенно разным от случая к случаю. Диммирование
люминесцентных ламп тоже возможно, но опять-таки, зависит от того, какой там балласт
используется.

Если люминесцентная лампа (лампа дневного света) старого образца, с дросселем, то ее
яркость можно регулировать в небольших пределах, используя ЛАТР, тяжелый и громоздкий
прибор, подойдет и симисторный регулятор. Но если лампа с электронным балластом, а это
тот же стабилизатор с ШИМ, то, опять-таки, хорошего регулирования не получится, а лампу
можно вывести из строя.

Люминесцентные ртутные лампы дневного света, и так называемые  “энергосберегающие лампы” – это одно и то же. Просто у “энергосберегающих” трубка свернута в спираль и вместо тяжелого железного дросселя стоит электронный балласт в корпусе рядом с цоколем. Тем не менее, все люминесцентные лампы являются газоразрядными трубками и зависимость яркости свечения от тока у них очень нелинейная, что сильно затрудняет пропорциональную регулировку яркости. При небольшой яркости они просто начинают моргать (разряд в парах ртути гаснет) и утомляют зрение. Поэтому регулятор света для настольных люминесцентных ламп встроен прямо в балластную схему и не относится к простым устройствам.

Диммеры, которые вы покупаете

Это “коробочные” диммеры, то есть, они не требуют от покупателя чтобы он был инженером
и ломал голову над освещением. Тем не менее, для их установки надо прочитать
инструкцию. Лучше представлять работу реальных современных диммеров еще до покупки.
Диммер регулятор мощности, но мощность регулируется разными способами.

Виды диммеров для светодиодных лент могут отличаться от диммеров для светодиодных
ламп по нескольким параметрам: напряжение, ток, число каналов, способ управления. Схема
диммера для светодиодной лампы питается от сети 220 вольт. Такой диммер содержит один
канал, но к нему часто можно подключить несколько одинаковых ламп. В инструкциях всегда
указано как подключить диммер.

Диммер и его содержимоеДля диммера на 12 вольт потребуется дополнительный источник питания, но такое подключение диммера к светодиодной ленте хорошо тем, что здесь у нас есть возможность устроить дежурное освещение от обычного авто аккумулятора, например в гараже. Часто, если это диммер ШИМ, то можно установить диммер вместо выключателя. “Dimmable” светодиодные лампы легко регулируются от полного нуля яркости, а сам диммер в дежурном
режиме почти ничего не потребляет.

Модульные диммеры – это устройства для “умного дома”. Они имеют несколько каналов,
значительную мощность и могут быть приспособлены для выполнения множества функций.
Каждый из каналов подключается к своему светильнику или светодиодной ленте и может
управлять им автоматически или с помощью пульта. Вариантов конфигурации и различных
режимов освещения может быть очень много. Пульт может быть инфракрасным или
соединяться с контроллером модульного диммера с помощью блютус. Последний способ
вообще не требует никакого пульта, можно использовать телефон или домашний компьютер
(и превратить весь дом в дискотеку).

Приобретение и установка диммеров в современном жилище, или даже офисе, это вполне по
карману любому потребителю. Есть устройства совсем несложные, но притом качественные,
и есть целые системы с неисчерпаемым множеством функций. Диммеры помогут сделать
обстановку комфортной, сэкономить электроэнергию и даже продлить срок службы световых
приборов.