Что такое диммер и как он работает
С некоторых пор среди понятий бытовой электротехники всё чаще на слуху появляется слово диммер. Что это за устройство? Для каких целей предназначено? Может быть очередная блажь? Или действительно необходимая в быту вещь? Вопросов очень много, постараемся на все дать подробные ответы.
Предназначение
Слово «диммер» происходит от английского «dim», что в дословном переводе на русский язык означает «затемнять». Но сами русские диммер часто называют ещё светорегулятором, потому что он представляет собой электронное устройство, при помощи которого можно менять электрическую мощность (то есть регулировать в большую или меньшую сторону).
Чаще всего с помощью такого устройства управляют осветительной нагрузкой. Регулятор освещения предназначен для изменения яркости света, который излучают светодиодные лампы, а также лампы накаливания и галогенные.
Простейшим примером диммера является переменный резистор (или реостат). Ещё в 19 веке немецкий физик Иоганн Поггендорф изобрёл это устройство, чтобы с его помощью можно было регулировать напряжение и силу тока в электрической цепи путём увеличения или уменьшения сопротивления. Реостат представляет собой устройство с регулировкой сопротивления и проводящий элемент. Сопротивление может изменяться ступенчато и плавно. Для получения низкой яркости света необходимо уменьшить напряжение. Но сопротивление и сила тока при этом будут большими, что приведёт к сильному нагреву устройства. Так что такой регулятор совсем невыгоден, он будет работать с низким КПД.
В качестве диммера также можно использовать автотрансформаторы. Их применение обусловлено высоким КПД, во всём регулируемом диапазоне будет выдаваться практически неискажённое напряжение с необходимой частотой 50 Гц. Но автотрансформаторы довольно габаритны, много весят, для управления ими нужно прилагать немалые механические усилия. К тому же такое устройство дорого обойдётся.
Диммер электронный – этот вариант наиболее выгоден с экономической точки зрения. Он отличается компактностью и немного другим принципом действия. О нём поговорим более подробно.
Применение
Что такое диммер более или менее понятно. На лампу подаётся напряжение, мы изменяем его уровень и таким образом регулируем яркость светильника. Теперь несколько слов о том, когда и где это устройство применяют.
Согласитесь, довольно часто возникают ситуации, когда требуется уменьшение яркости света:
- зачастую поток освещения необходимо снизить перед сном в спальной комнате;
- некоторые помещения по дизайнерскому исполнению требуют изменения световой картины;
- иногда освещение в помещениях переводят в так называемый дежурный режим для того, чтобы сократить расход энергии.
В производственных и бытовых помещениях настраивают светодиодные лампы на разные режимы потребления. При этом выбирается оптимальное освещение и за счёт этого достигается приличная экономия электроэнергии.
Что касается дизайнерских задумок, то сейчас стало модным в больших гостиных или зальных комнатах использовать второстепенное подсвечивание отдельных участков. Второстепенная подсветка продумывается до мелочей, а при помощи диммеров можно увеличить освещение и акцентировать внимание на каких-то деталях интерьера (картина на стене, установленная в нише красивая ваза и т. п.) Таким образом, при помощи подсветки нужная вещь выходит в комнате на первый план.
Светодиодные лампы, регулируемые при помощи диммеров, позволяют получить красочный эффект во время каких-то концертных, рекламных или торжественных мероприятий.
Диммер очень удобен для домашних праздников. Когда гости сидят за столом, требуется яркое освещение, а во время танцев можно его и приглушить. Особенно комфортно и выгодно применение такого устройства во время романтического ужина или свидания, когда не обязательно, чтобы светильник горел на полную мощность.
И это только часть общих примеров. Наверняка, у каждого найдётся ещё свой вариант использования диммеров. Так что вещь это нужная, удобная и экономически выгодная, можно устанавливать у себя и советовать знакомым.
Устройство и принцип действия
А теперь, как говорится, рассмотрим диммер изнутри. Что это за устройство, и из каких элементов состоит? На чём основывается его принцип действия?
Все электронные современные диммеры в качестве основного элемента имеют в своём конструктивном исполнении ключ (он также может называться выключатель или переключатель), который управляется полупроводниковыми транзисторными, симисторными или тиристорными приборами. Большинство устройств не выдают на выходе синусоидальный сигнал, электронный ключ как бы отсекает участки синусоиды.
Чтобы вам было понятнее, в электрической сети протекает ток, который имеет синусоидальную форму. Для изменения яркости на лампу нужно подать обрезанную синусоиду. Двунаправленный тиристор отсекает у синусоидальной волны переменного тока передний либо задний фронт, за счёт чего уменьшается напряжение, питающее светильник.
В зависимости от того, какой фронт синусоидальной волны отсекается, различается регулируемый способ:
- регулировка по переднему фронту;
- регулировка по заднему фронту.
Оба эти способа применяются для управления разными лампами:
- Диммирование светодиодных и галогенных ламп осуществляют с помощью электронных трансформаторов, при этом применяется регулировка по заднему фронту.
- Компактные люминесцентные и светодиодные лампы напряжением 220 V, а также лампы низкого напряжения, регулируются при помощи электромагнитных трансформаторов и с применением способа по переднему фронту.
Оба этих способа подходят для ламп накаливания.
Конструктивное исполнение диммеров включает также защиту от короткого замыкания и от перегрева.
Так как диммеры способны генерировать электромагнитные помехи, для уменьшения их уровня в схему последовательно подключают дроссель либо индуктивно-ёмкостные фильтры.
Подробнее о типовой схеме диммера смотрите в этом видео:
Преимущества и недостатки
Первые диммеры управлялись механическим способом и имели одну-единственную функцию – изменить яркость светильника.
Современный регулятор обладает рядом других функций:
- Автоматическое включение и отключение.
- Может управляться дистанционно через радиоканал, голосовую команду, акустическое изменение (шум или хлопок), через инфракрасный канал.
- Сенсорный регулятор освещения позволяет плавно включать и отключать светильник. За счёт этого можно избежать резких бросков тока через лампы, в результате которых последние часто перегорают.
- С помощью диммеров имитируют присутствие. Это особенно интересная функция, которая поможет отпугнуть «непрошенных гостей» от вашего домовладения, когда никого нет дома. Задаётся специальная программа, по которой диммер автоматически включает и отключает свет в разных комнатах. Создаётся иллюзия, что дома находятся хозяева.
Как и любое техническое устройство диммер не может быть универсальным на сто процентов, у него имеются свои недостатки:
- вызывает электромагнитные помехи;
- выходное напряжение имеет нелинейную зависимость от величины сопротивления резистора в схеме электронного диммера;
- от него не могут работать люминесцентные лампы, а также лампы, загорающиеся через пускорегулирующую аппаратуру;
- выходное напряжение у электронных диммеров имеет несинусоидальную форму, поэтому не рекомендуется подключать к нему понижающие трансформаторы;
- при работе с лампами накаливания низкий КПД.
Какие бывают диммеры?
По способу осуществления регулировки бывает сенсорный диммер, механический, акустический и дистанционный.
Начнём с наиболее простых – механических. Если рассматривать тип исполнения, то можно выделить следующие виды диммеров:
- Модульный. Им регулируют освещение в общественных местах (лестничные клетки, коридоры, подъезды). Этот тип устройств монтируют в распределительном щитке, непосредственную регулировку осуществляет кнопочный или одноклавишный выключатель.
- Моноблочный. Устанавливается на разрыв фазы цепи, которая идёт к осветительной нагрузке, выполняет функции выключателя.
- Блочный вариант, это когда диммер монтируется вместе с выключателем (как блок розетка-выключатель).
Чаще всего в быту применяются моноблочные диммеры, которые различаются по способу управления:
- Поворотный. У такого диммера есть ручка, она вращается. Если установить её в левое крайнее положение, то освещение отключено. Если постепенно поворачивать ручку вправо, то яркость лампы будет увеличиваться.
- Клавишный. Это устройство по внешнему виду очень похоже на обычный двухклавишный выключатель. В этом случае при помощи одной клавиши происходит включение или отключение светильника, а вторая используется для регулировки мощности освещения (посредством удержания клавиши).
- Поворотно-нажимной. Принцип действия такой же, как и у поворотного устройства, только чтобы включить освещение, ручка немного утапливается.
Очень популярен сейчас сенсорный регулятор освещения, он имеет красивый внешний вид, гармонично смотрится в любом интерьере (особенно в стиле хай-тек). Регулировка осуществляется за счёт прикосновения к сенсорным кнопкам.
Самыми удобными считаются диммеры с дистанционным управлением. Это вполне заслуженно, ведь при помощи пульта регулировать яркость осветительного прибора можно из любой точки комнаты.
Акустические диммеры чаще всего применяют при планировании «умного дома», где управлять освещением можно путём голосовых команд или хлопков в ладоши.
Диммеры можно разделить по типу регулируемых ими ламп:
- Наиболее простые устройства используют для ламп накаливания и галогенных, которые работают от напряжения 220 V. Здесь всё просто – изменяется напряжение, и регулируется мощность свечения нити накала.
- Схема для галогенных ламп, работающих от напряжения 12 V или 24 V, должна быть с понижающим трансформатором. Когда нет такой возможности, то выбирайте регулятор под тип используемого трансформатора (у них есть специальная маркировка – С для электронных, RL для обмоточных).
- Светодиодные лампы требуют установки диммеров с импульсной модуляцией частоты тока.
Энергосберегающие и люминесцентные лампы регулировать сложно. Специалисты вообще не рекомендуют этого делать. Если уж очень надо управлять такими лампочками, то включите в схему диммера электронный пускатель.
Подробнее о диммировании различных типов ламп смотрите в этом видео:
Ну вот, сделали попытку познакомиться с таким регулятором света, как диммер. Надеемся, что теперь вам более или менее понятно, что это такое и каков принцип действия. По поводу схем подключения – диммеры устанавливаются в цепь либо вместо выключателя, либо последовательно с ним. Кстати, если вы с первого класса хорошо дружите с электроникой, то сделать диммер своими руками вам не составит особого труда.
Источник
Диммирование светодиодных ламп
Для регулировки яркости ламп накаливания давным-давно был изобретён диммер — простое электронное устройство, меняющее яркость лампы за счёт «обрезания» части синусоиды сетевого напряжения.
Лампа накаливания проста, а светодиодная лампа содержит сложную электронную схему, поэтому с диммированием там всё непросто. Сегодня я расскажу, что делают диммеры, чем они отличаются между собой, и как себя ведут диммируемые светодиодные лампы по сравнению с лампами накаливания при регулировке яркости.
Начнём с того, что делают диммеры. Вот осциллограмма сетевого напряжения.
Диммер «отрезает» кусок синусоиды. При половине яркости остаются «половинки» синусоиды в каждом полупериоде.
При минимальном уровне яркости остаются только маленькие «хвостики».
Фактически, диммер включает и выключает нагрузку 100 раз в секунду и яркость зависит от момента включения.
Все диммеры с двухпроводным подключением не могут «открываться» полностью — для работы им нужно питание, которое они получают за счёт небольшого напряжения, остающегося при неполном «открытии». На максимальной яркости осциллограмма на выходе диммера выглядит так.
Обычные светодиодные лампы при включении через диммер будут включатся на полную яркость с определённого момента регулирования или мигать при попытке диммирования. Регулировать яркость позволяют диммируемые светодиодные лампы, которые содержат специальную схему, распознающую диммирование и управляющую схемой стабилизатора лампы.
При диммировании светодиодные лампы ведут себя не так, как лампы накаливания. Когда лампа накаливания горит совсем слабо, светодиодная лампа ещё довольно ярко светится. Вот так выглядят лампы, подлюченные через один и тот же диммер на минимальной яркости.
Все диммеры имеют разный минимальный уровень. Например, у одного из китайских диммеров осциллограмма на минимальном уровне выглядела так.
При этом светодиодные диммируемые лампы светились довольно ярко.
Для диммирования светодиодных ламп важно, чтобы минимальный уровень регулировки был как можно меньше. Если нить лампы накаливания на минимальном уровне регулировки чуть светится тёмно-красным цветом, такой диммер подойдёт для светодиодных ламп, если же нить лампы накаливания горит жёлтым светом, светодиодные лампы на минимальном уровне диммирования будут светить слишком ярко.
Я подключил лампу накаливания к трём имеющимся у меня диммерам и измерил True RMS мультиметром напряжение на выходе.
Чёрный китайский диммер на проводе — 98 В.
Диммер IKEA — 66 В.
Китайский диммер с блестящей ручкой — 46 В.
Максимальный уровень у всех диммеров тоже разный:
В сети — 228 В.
Чёрный китайский диммер на проводе — 211 В.
Диммер IKEA — 221 В.
Китайский диммер с блестящей ручкой — 220 В.
Диммируемые светодиодные лампы отличаются по минимальному уровню диммирования. Некоторые позволяют снижать яркость до 5%, а некоторые только до 20%. Вот, к примеру лампы Navigator NLL-C37-5-230-2.7K-E14-FR-DIMM и IKEA 102.667.54, включённые в один и тот же диммер на минимальном уровне яркости.
Ещё одна проблема при диммировании светодиодных ламп — звук. Практически все диммируемые лампы тихо зудят при диммировании, но некоторые лампы с некоторыми диммерами начинают гудеть довольно громко. Зудеть может и сам диммер.
Ещё одна проблема — несовместимость диммеров со светодиодными лампами. Некоторые диммеры «сходят с ума», когда в них включены светодиодные лампы. У меня в комнате стоит выключатель Univex с диммированием и управлением пультом. Когда в люстру вкручены светодиодные лампы, свет выключается сразу после включения. Помогла замена одной из шести ламп обычной лампой накаливания. Теперь в люстре пять светодиодных ламп и одна лампа накаливания и выключатель работает корректно.
Последняя проблема — несовместимость ламп и диммера. При этом некоторые светодиодные лампы могут не включаться или включаться через раз. Например из шести ламп в люстре при включении могут зажечься только пять или четыре, а при повторном включении зажгутся все шесть. Причина скорее всего в помехах, вносимых диммером. У китайского чёрного диммера на половине яркости осциллограмма на выходе выглядит так:
Вполне возможно, что импульс помехи влияет на работу электроники ламп.
1. У всех диммеров разный уровень минимума. Для светодиодных ламп нужно, чтобы он был как можно ниже;
2. Уровень максимума тоже отличается. Если он недостаточно высок, лампы никогда не будут гореть на полную яркость;
3. Все диммируемые светодиодные лампы имеют разный уровень минимума диммирования;
4. Возможна несовместимость модели ламп с моделью диммера;
5. При диммировании лампы могут гудеть, при смене диммера гудение может уменьшится.
p.s. Вот так я провожу выходной. 🙂
p.p.s. На сайте lamptest.ru появились реквизиты для финансовой поддержки проекта, кроме того теперь можно заказать тестирование любой лампы из любого интернет-магазина.
upd.: Помимо простых диммеров, отрезающих передний фронт синусоиды (leading edge), существуют диммеры, отсекающие задний фронт (trailing edge) и диммеры на ШИМ. Мне пока такие не встречались. Спасибо Илье Савинкину за подсказку.
Источник