ЧАСТЬ 1
Когда мы говорим об управлении светом, первое что приходит на ум – классический выключатель, «щелчок». Да, этот трудяга служит нам верой-правдой не одно столетие. И даже сейчас нам никуда от него не деться. Но есть у него один существенный недостаток: им нельзя регулировать яркость включаемого светильника. Пришло время призвать ему на подмогу современные технологии, позволяющие в компактном корпусе стандартного выключателя, разместить устройство регулировки яркости – ДИММЕР.
В классическом варианте, когда мы говорим об управлении яркостью лампочки накаливания или люстры с такими лампочками или галогенными лампами – все что нам нужно, это заменить наш выключатель диммером. И вот, качество нашей жизни улучшилось!
А вот что происходит с током, протекающим через лампу при разном положении регулятора/яркости лампы:
Здесь серым выделена часть, совершающая работу в лампе для выделение света. Таким образом, чем больше серая часть на графике – тем больше света выделяется в лампе. T1 – t3 разные положения регулятора диммера. Этот тип диммирования называется «фазное диммирование» или, как его еще называют по английскому названию ключевого элемента «TRIAC - диммирование». Так как именно изменением фазы и происходит управление.
ЧАСТЬ 2
В первой части мы говорили, что достаточно заменить выключатель на диммер и все. Но это справедливо только для источника света с нитью накала, подключаемой непосредственно в сеть 220В, т. к. называемая «резистивная нагрузка».
Но не все так просто, когда мы говорим о диммировании современных светодиодных ламп, светодиодных светильников или светодиодных лент. Основная сложность в диммировании светодиодов в любом их применении – то, что его нельзя напрямую включить в 220В. Вернее, можно, но ничего хорошего из этого не получится, потому, что напряжение питание светодиодов находится в пределах 3-100в, в зависимости от применения. Плюс напряжение питания должно быть выпрямленным. Поэтому, светодиоды подключают через различные понижающие устройства. И вот здесь то начинаются сложности при диммировании.
Большинство источников питания для светодиодных источников света представляют собой стабилизированный блок питания на фиксированные ток или напряжение, и рассчитаны на подключение к сети 220В. Это может внешний блок питания, например для подключения ленты, или встроенный в лампу миниатюрный блок питания.
При попытке фазного диммирования такого блока питания, не предназначенного для диммирования, либо ничего не получится, либо он сгорит. Дело вот в чем: стандартные блоки питания для светодиодных светильников или лент рассчитаны на «чистый синус» на входе. А на графике зависимости яркости от проходящего тока (см. ЧАСТЬ 1) мы увидели, что регулировка происходит «отрезанием» части полуволны синусоиды переменного тока 220В. Поэтому, для работы с таким диммером - регулятором были придуманы специализированные блоки питания с модифицированным входом. Выходные параметры этих блоков питания изменяются пропорционально изменению на входе. Подобные блоки питания из-за их способности работать с фазным / TRIAC диммером-регулятором часто также называют TRIAC-диммером. Здесь мы подошли к тому, что нужно разделять понятия диммера – как задающего устройства и диммера - как исполнительного устройства.
До появления на рынке мощных полевых транзисторов, регулировка по «переднему фронту», Leading Edge, т.е. отрезанием передней части синусоиды переменного тока, была единственным способом диммирования. Но для светодиодных источников света и их диммируемых блоков питания этот способ был не очень подходящим: диаппазон регулировок был небольшим, управление нестабильное, плюс мерцание светового потока, делало это диммирование непривлекательным в глазах конечных пользователей. С появлением полевых транзисторов, способных коммутировать достаточно большую нагрузку, значительно улучшились параметры задающих диммеров, появилась возможность «отрезать» заднюю часть полуволны синусоиды, так называемый Trailing Edge. Часто такие диммеры делают с возможностью переключения фронтов регулирования. Для светодиодного освещения этот тип диммеров показал себя наиболее подходящим.
ЧАСТЬ 3
Пришло время разобраться, что же происходит на второй половине диммера-исполнительного устройства, которая подключается непосредственно к светодиодам.
Здесь нужно пояснить, что для светодиодных лент и для светодиодных светильников используются разные принципы диммирования. Для лент необходимо стабильное напряжение (стандартные значения 5, 12, 24 вольт), а для светильников необходим стабильный ток питания сборок светодиодов (стандартные значения 350, 700, 1000 мА, но часто встречаются нестандартные токи).
Ленты диммируются используя Широтно-Импульсную Модуляцию (ШИМ). Как явствует из названия, именно ширина импульса определяет яркость свечения лент.
Как видно из графика, напряжение питания при диммировании не меняется, а изменяется длительность импульсов включенного состояния и выключенного состояния. Потому, второе название такого способа диммирования – Constant Voltage (CV)
Светодиодные светильники диммируются изменением напряжения на сборке из светодиодов при постоянном токе – Constant Current (CC)
Конечно же, диммирование по фазе, TRIAC-диммирование, не является единственным способом управлять яркостью светодиодных источников света. Сегодня существует множество способов передать сигнал управления от задающего устройства к исполнительному. Это различные протоколы: 0/1-10в, DALI, DMX, KNX, радиоканал, инфракрасный (реже) и множество других. Но какой бы принцип передачи управляющего сигнала не использовался – общий принцип организации выходного сигнала остается неизменным. Для ленты – ШИМ, для светильника – токовое управление.
