Что такое диммирование и как это использовать?

Что такое диммер и зачем он нужен?

Диммер – электронный прибор способный регулировать мощность, за счёт регулирования напряжения, поступающего к нагрузке. Определение весьма сухое и скучное, давайте более простым языком объясним принцип действия.

Мощность зависит от напряжения и тока в нагрузке. Это значит, что если уменьшить одну из составляющих уменьшиться и мощность. Напряжение и ток связаны законом Ома, а значит уменьшить мощность вашего прибора (яркость светильника) можно, увеличив общее сопротивление нагрузки. То есть использовать балластные резисторы, дроссели или конденсаторы.

Балластные гасители мощности – преобразуют лишнюю энергию в тепло и имеют низкий КПД. Чтобы регулировать мощность прибора, в нашем случае яркость лампочки, нужно другое устройство – диммер.

Можно ли подключать светодиодные лампы через диммер? Можно. Но не все будут стабильно регулироваться. Тут нужны специальные светодиодные лампы под диммер.

Светодиодные лампы, регулируемые диммером, подойдут для работы с любым регулятором. Но есть некоторые нюансы в отличии типа регулировки напряжения. Это определяется схемотехникой диммера, различия будут подробно описаны в следующих разделах статьи. От типа диммера зависит насколько хорошо будут регулироваться LED.

Какие светодиодные лампы можно использовать с диммером? В этом вопросе всё крайне индивидуально. Все зависит как от схемы самой лампочки, так и от схематики регулятора. В общем случае – отлично подходят так называемые диммируемые светодиодные лампы.

История изобретения

История диммирования относят к XIX веку. Приписывают изобретение театрам. Во время представления по замыслу режиссёров необходимо было затемнять некоторые сцены. Для этого были придуманы специальные шторки, которые вручную задвигали или раздвигали на дуговых прожекторах. Чем сильнее сдвигались шторки, тем темнее становилась сцена. Таким образом процесс управления интенсивностью освещением начали совершенствоваться. Со временем появились автоматические и даже удалённые системы управления, которыми мы пользуемся и сегодня. Сейчас разнообразность видов диммирования огромное множество.

Зачем сегодня нужны диммеры?

Диммеры сегодня применяются в разных сферах нашей жизни, от светомузыки и танцполов, до изменения домашней обстановки.

С помощью диммирования освещения дома можно из яркого освещения для приёма гостей в гостиной создать приглушённый свет для отдыха с семьёй при просмотре фильмов. В спальне можно отрегулировать освещение и из яркой и нарядной спальни сделать приятное и комфортное приглушённое пространство для отдыха и чтения. В ванной из яркого освещения для приведения себя в порядок утром, можно превратить в релакс зону с приглушённым светом и насладиться отдыхом в горячей ванне.

Всё это называется световым сценарием. Все сценарии освещения сегодня без труда можно настроить даже с телефона, подключив свет к системам умного дома.

Какие бывают диммеры

Регуляторы мощности можно разделить на две больших группы:

• Для работы в цепях переменного напряжения (220В);
• для работы в цепях постоянного напряжения (для светодиодной ленты на 12В).

В дрелях тоже нужен регулятор, для корректировки оборотов, он располагается в кнопке.

Его можно использовать в различных целях, в этом списке они расположены по популярности:

1. Регулировка яркости света, диммирование светодиодных и ламп накаливания;
2. регулировка температуры тэна в различных нагревателях;
3. регулировка оборотов коллекторного двигателя.

Принцип работы диммера

Для изменения уровня яркости в диммерах может применяться различный принцип изменения величины напряжения на выходе.

Наиболее часто встречаются такие варианты:

• на основе резистора;
• на основе трансформатора;
• с регулировочным симистором.

По способу управления диммирующие устройства бывают:

• поворотными или клавишными – считаются классическими;
• сенсорными – более современный вариант, в котором отсутствуют какие-либо подвижные элементы;
• дистанционными – включаются от пульта, сегодня широко используются для питания светодиодных лент и люстр на их основе;
• wi-fi – широко применяются за счет установки специальных приложений на современные гаджеты.

Резистивный светорегулятор формирует рабочий параметр реостатом или переменным резистором, который включается последовательно основной нагрузке. При максимальном сопротивлении резистор выдает минимальную величину тока, и яркость свечения получается тоже минимальной.

Пропорционально уменьшая подключенное в цепь сопротивление, будет нарастать рабочий ток, увеличивая свечение лампочки. Недостатком такого диммера является постоянная величина потребляемой мощности, поэтому сэкономить электроэнергию с ним у вас точно не получится.

Трансформаторные устройства меняют интенсивность освещения помещения за счет уменьшения или увеличения числа витков в обмотке трансформатора. Трансформаторный способ преобразования, как и предыдущий, применялся для питания ламп накаливания, а позже и для галогенных ламп. Но из-за ряда недостатков сегодня он утратил свою популярность.

Регуляторы на основе симистора используют полупроводниковые элементы, которые изменяют форму кривой тока до нужной величины. Это наиболее распространенный вариант реализации функции диммирования, так как позволяет экономить электроэнергию при установке минимальной яркости.  Также неоспоримым преимуществом является возможность задавать диапазон регулировки, как по яркости, так и по цветовой температуре.

Из-за того, что вам нужно добиться нормального взаимодействия диммируемой лампы и светового регулятора, вам важен конечный результат – чтобы они работали в симбиозе. Определяющим фактором является отсутствие миганий и прочих световых эффектов или тресков и других шумов во время работы.

Если диммер уже выбран и установлен, а мигающее осветительное устройство имеет несколько источников света, можно попробовать решить проблему установкой в один из плафонов люстры вместо диодной лампы лампочки накаливания. Оптимальным вариантом является совместное приобретение и диммера, и диммируемой светодиодной лампы, что обеспечит стопроцентную работоспособность.

В чем различия диммеров?

Если вы собрались использовать выключатель с регулировкой яркости, сперва нужно узнать какие они бывают. И вообще все ли светодиодные лампы можно диммировать?

Диммеры различаются по следующим критериям:

• По типу монтажа;
• по исполнению и способу управления;
• по способу регулирования.

Давайте разберемся по подробнее с каждым из них.

По типу монтажа

Для наружного монтажа – накладной выключатель с диммером для светодиодных ламп. Для установки такого прибора не нужно высверливать в стене нишу, он просто крепится сверху на стену. Очень удобно использовать в тех случаях, когда интерьер не в приоритете или проложена наружная проводка.

Для внутреннего монтажа – отлично впишутся в любой интерьер, как например этот.

Для монтажа на DIN рейку весьма специфичны и сперва может показаться, что они не практичны. Однако этот регулятор освещения для светодиодных ламп работает с пультом дистанционного управления, при этом спрятан от посторонних глаз в электрощите.

По исполнению

По исполнению регулятор света для светодиодных и ламп накаливания может быть:

• Поворотным;
• поворотно-нажимного типа;
• кнопочным;
• сенсорным;

Поворотный – один из самых простых вариантов регулятора яркости светодиодной лампы, выглядит незатейливо обладает простейшим функционалом.

Поворотно-нажимной выглядит практически также, как и поворотный. Благодаря своей конструкции, при нажатии на него зажигается свет с такой яркостью, какая была установлена при последнем включении.

Кнопочный регулятор для светодиодного освещения выглядит уже более технологично и органично впишется в современную квартиру. Как например этот выключатель с регулятором яркости для светодиодных ламп.

Сенсорные модели и вовсе могут быть совершенно различны – начиная от светящихся кружочков, заканчивая ровными одноцветными панелями для регулировки напряжения светодиодных ламп.

По способу регулировки

Диммеры бывают разные не только по их исполнению, но и по принципу работы. Это касается именно диммеров переменного тока.

Первый тип диммеров более распространённый и дешевый, по причине простоты своей схемы – это диммер с отсечкой по переднему фронту (англ. leading edge). Немного дальше будет подробно рассмотрен его принцип работы и схема, для сравнения взгляните на вид напряжения на выходе такого регулятора.

По графику видно, что на нагрузку подается остаток полуволны, а её начало срезается. Из-за характера включения нагрузки, в электросетях наводятся помехи, что мешает работе телевизоров и других устройство. На лампу подаётся напряжение установленной амплитуды, а затем оно затухает, когда синусоида переходит через ноль.

Можно ли использовать leading edge диммер для диодных ламп? Можно. Светодиодные лампы с диммером этого типа будут хорошо поддаваться регулировке, только если они изначально для этого созданы. Об этом свидетельствуют символы на её упаковке. Они еще называются «диммируемые».

Второй тип работает иначе, создает меньше помех и лучше работает с разными лампочками – это диммер с отсечкой по заднему фронту (англ. falling edge).

Регулировка светодиодных ламп с диммерами такого типа происходит лучше, а его конструкция лучше поддерживает недиммируемые источники света. Единственный недостаток – эти лампы могут регулировать свою яркость не с «нуля», а в определенном диапазоне. При этом диммируемые светодиодные лампы – просто великолепно регулируются.

Лучшее решение — использовать Falling Edge диммер для светодиодных светильников.

Отдельное слово можно сказать о готовых светодиодных светильниках с регулировкой яркости. Это отдельный класс осветительных устройств, которые не нуждаются в установке дополнительных регуляторов, а имеют его в своей конструкции. Их регулировки производятся с помощью кнопок на корпусе или с пульта.

Критерии выбора

Производители указывают достаточно большой спектр параметров для ламп. Поэтому при выборе диммируемых светодиодных устройств необходимо внимательно изучать их характеристики, ведь последующая замена обернется для вас существенными затратами.

• Форма колбы

От формы диммируемой лампы будет зависеть и направление потока, и возможность ее установки в тот или иной светильник. Следует выделить такие варианты:

• шар или гриб – дают рассеянный поток, который может меняться за счет светопроницаемости материала или наличия отражающего покрытия;
• точечные – дают локальную подсветку в определенной зоне;
• трубчатые – освещают протяженное пространство, к примеру, витрину или коридор;
• декоративные – создают украшение комнаты вместе с освещением.

Более широкое деление по форме приведено на рисунке ниже для наглядности:

Рис. 3. Форма ламп

• Мощность

Определяет количество потребляемой электроэнергии из сети. Для светодиодных ламп, в сравнении с классическими вариантами этот параметр наиболее экономичен.

Если приравнять к тем же люминесцентным или лампам накаливания, они расходуют в разы меньше киловатт для выдачи такого же по величине светового потока. К примеру, светодиодные устройства мощностью 10Вт равносильны 100Вт лампочке накаливания, что следует учитывать при выборе устройства.

• Напряжение

Номинальное напряжение диммируемой лампы может составлять 220 или 12В. Но куда интереснее для отечественных обывателей ориентироваться не только на номинал, но и на допустимые рабочие пределы.

К примеру, диммируемый осветительный прибор может нормально функционировать в рабочем пределе напряжения от 170 до 240В. Поэтому если напряжение в ваших сетях опускается ниже 170В, вам понадобится другая модель.

• Цоколь

Существует большое разнообразие цоколей, но в диммируемых лампах чаще всего используется E или G. Первый из них представляет классическую резьбу, закручивающуюся в патрон, а следующие за маркировкой цифры обозначают диаметр в миллиметрах.

К примеру, цоколь E27 или цоколь E14 показывает, что эти лампочки могут устанавливаться только в  патроны соответствующего размера. Маркировка G отличается от стандартных цоколей тем, что контакты представлены двумя штырьками, которые нужно вставлять в соответствующие пазы патрона.

Рис. 4. Тип цоколя

• Производитель

Качество устройства и его соответствие заявленным параметрам напрямую зависит от компании изготовителя, поэтому предпочтение следует отдавать проверенным компаниям. Отметим, что довольно хорошо себя зарекомендовали фирмы Филипс, Uniel.

Отдельно следует отметить лампы Gauss, так как производитель выпускает не только обычные диммируемые лампы, но и модели, выдающие различный уровень света от обычного выключателя – они реагируют на количество нажатий клавиши.

Почему обычные лампы нельзя применять с диммером

Прежде чем приступить к описанию диммируемых лампочек, давайте вкратце узнаем по какой причине обычные лампы не работают с диммером.

В конструкции обычной LED лампы присутствует микро-выпрямитель, который преобразует входящее переменное напряжение в 220 Вольт в постоянное. И по факту у лампы только два положения: это включено или выключено.

А задача диммера – это плавное изменение освещенности. Получается, что если вы вкрутите обычную диодную лампу и будете производить регуляцию диммером, то вы сначала увидите неприятное мигание, а затем лампа просто включится на полное свечение. Если продолжить эксплуатировать в таком режиме диммер и обычную светодиодную лампу, то оба эти элемента очень скоро выйдут из строя.

В диммируемых светодиодных лампах присутствует дополнительный блок, который как раз и предназначен для регулировки.

Как отличить диммируемую лампочку от обычной?

Диммируемые лампы, которые выпускаются сегодня, по внешнему виду ничем не отличаются от обычных. Все отличия, как ты понимаешь, находятся внутри, в схеме драйвера питания. Чтобы узнать, какого типа прибор ты держишь в руках, необходимо внимательно изучить упаковку или сопроводительную документацию, если таковая имеется. На упаковке диммируемой лампочки обязательно стоит соответствующая надпись «диммируемая», «dimmable» или что-то подобное. Нередко вместо надписи используют значки, изображающие ручку поворотного диммера.

Регулируемые светодиодные светильники

Оставим на время лампочки и поговорим о светодиодных светильниках, которые не менее популярны. Как обстоят дела с возможностью регулирования яркости у них? Тут вариантов намного больше, чем у led лампочек. В зависимости от поставленной задачи ты можешь выбрать один из следующих:

1. Светильник со встроенным диммируемым драйвером.
2. Светильник с внешним диммируемым драйвером (обычно это приборы точечного освещения).
3. Светильник со встроенным в драйвер диммером – тут даже диммер отдельно докупать не нужно.
4. Диммируемый драйвер для светодиодных светильников.

Последний вариант особенно удобен в случае, если ты решил организовать освещение комнаты множеством осветителей, к примеру, точечных. Гораздо удобнее и дешевле взять один мощный драйвер, который будет питать множество светильников без собственных блоков питания, чем пачку диммируемых точечных светильников.

Экономят ли диммеры электроэнергию

Еще одним мифом является экономия электроэнергии при использовании регуляторов яркости. В первую очередь это касается ламп накаливания.

Большинство пользователей до сих пор считает, что если оставить в светильнике обычные лампочки накаливания и выкрутить диммер на 50%, то и за свет вы заплатите в 2 раза меньше. Это не совсем так.

Чтобы снизить яркость лампы накаливания в 2 раза, нужно понизить напряжение примерно на 80%. При этом сила тока уменьшится незначительно, из-за нелинейного сопротивления нити накала.

Фактическая потребляемая мощность светильника в этом случае будет 75-80% от изначальной. Света вы получите в 2 раза меньше, а сэкономите всего лишь жалкие 20%.

Поэтому единственно реальная экономия достигается не димммированием, а заменой простых ламп на светодиодные.

Можно ли регулировать яркость светодиодных ламп, работающих от постоянного тока

На фото led диммер для 12В светодиодной ленты. Давайте разбираться как работает такой диммер со светодиодными лампами.

Для цепей постоянного тока принцип работы регулятора отличается. Здесь в качестве дозирующего элемента используется биполярный или полевой транзистор, а в качестве дозатора – генератор импульсов с изменяемым коэффициентом заполнения.

Способ этого управления называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Чтобы понять, как это работает нужно ознакомиться с графиками.

Vcc – напряжение на входе диммера постоянного тока, Vсреднее – напряжение на выходе. Вы можете видеть, как изменяется среднее напряжение. При увеличении длительности импульса и сокращении длины паузы (повышаем коэффициент заполнения) увеличивается выходное напряжение.

Выше приведена принципиальная электрическая схема «ШИМ-регулятора яркости led ламп на NE555». Он может выступать в роли устройства для диммирования светодиодов. Работает следующим образом:

NE555 – это таймер, подключен здесь в режиме генератора импульсов, частота и длительность которых задаётся RC цепью состоящей из R2, потенциометра R1 и конденсатора C5, как и в предыдущей схеме потенциометр регулирует скорость заряда конденсатора, в соответствии со скоростью заряда формируется ширина импульса.

Изначально схема выдает симметричные импульсы, то есть длина паузы равна длине импульса. Но благодаря наличию потенциометра и цепочки из двух диодов VD1 и VD2, происходит заряд и перезаряд ёмкости через разные сопротивления потенциометра, вернее через разные пары его контактов.

Поэтому формируются ШИМ регулируемые импульсы с постоянной частотой, но изменяемым коэффициентом заполнения.

Если вы будете использовать его в автомобиле или для диммирования светодиодной ленты, можно исключить дополнительный источник питания 9 вольт, на базе 7809 линейного стабилизатора и подавать питание в первую точку после него на схеме.

А вот фотографии самодельного диммера для светодиодов, если нужно – вы можете срисовать расположение дорожек и повторить его. Или собрать на макетной плате.

Видео того как работает диммирование светодиодных светильников с помощью этой схемы, на примере ленты бокового свечения расположено ниже.

С помощью этой схемы возможно диммирование светодиодных цепей  на 12В и любой другой нагрузки постоянного тока. Например, регулировать скорость оборотов кулера для ПК, коллекторных двигателей, нагревателей, в общем всего, что вы придумаете. В одной из статей мы уже рассказывали про изготовление светодиодного диммера своими руками.

Лучшие производители на рынке светотехники

Далеко не все производители изготавливают диммируемые светодиодные лампы, да и ассортимент их не очень широкий. Но и тех, что существуют, пока достаточно, ведь популярность регулируемого освещения еще не набрала полную силу.

Диодные лампы от компании Uniel

Производитель Uniel выпускает диммируемые светодиодные лампы в рамках серий Cristal Dimmable и Palazzo Dimmable. Приборы обеих серий могут использоваться с диммерами, предназначенными для стандартных лампочек накаливания. Индекс CRI составляет ≥ 80Ra. Регулировка яркости осуществляется в пределах 10—100 %.

Диапазон значений входного напряжения, при которых могут работать осветители, довольно широкий — от 40 до 250 В. Колба устройств матовая.

Выпускаются лампы обоих серий в двух цветовых температурах. Длительность службы составляет около 30 000 часов, гарантия 36 месяцев

Изделия из модельного ряда Cristal Dimmable имеют традиционный корпус из алюминиевого сплава, с цоколем E14. Светодиоды расположены в колбе на металлических лепестках и создают широкий угол передачи светового потока — 360°.

Приборы серии Palazzo Dimmable выпускается с корпусом уникальной формы, который имеет четыре канала для вентиляции. Они обеспечивают дополнительное проветривание внутренним конструкционным элементам, продлевая срок службы устройства.

Изготавливаются для светильников рефлекторного и точечного света, а также в форме лампочки Ильича, свечи, шара. Типы цоколя, применяемые для производства диммируемых осветителей — GU10, GU5,3, E14, E27. Интенсивность светового потока — 500—600 лм, мощность — от 5 до 7 Вт. Световой поток несколько уже, чем у предыдущей серии — 240°.

Широкий выбор LED ламп Philips

В рамках серии MASTER производитель Филипс выпускает диммированные светодиодные лампы груше- и шаровидной формы, в виде свечей. Модельный ряд включает также диммируемые рефлекторные (Master LEDspot) и акцентные лампы (Master MV).

Диммируемые осветители, выпущенные по филаментной технологии (серии Classic и LEDclassic), так называемые лампы «Эдисона», имеют светодиодные нити, которые напоминают светящуюся спираль традиционной электролампочки. Светят они ярко и служат дольше обычных, но гораздо меньше других светодиодных моделей — всего лишь 15 000 тыс. часов

Если при диммировании обычной лампы LED-типа свет после уменьшения интенсивности остается холодным, то с функцией DimTone освещение становиться более теплым при уменьшении яркости. Такой же эффект наблюдается при диммировании галогенных источников света и традиционных ламп накаливания. Означенная функция применяется в некоторых моделях серии MASTER.

Технология AirFlux предполагает систему скрытой вентиляции, при которой диммированные светодиодные лампы служат дольше — до 40 000 часов. Используется лишь в некоторых моделях серии Master LV.

По уровню энергоэффективности изделия Philips делятся на классы от A до A++. Самые экономичные устройства выпускаются под названиями Master MV Value, LEDclassic.

Светодиодная продукция от Gauss

Фирма Gauss выпускает довольно широкий ряд осветительного оборудования, в том числе диммируемые лампы. Продукцию отличает широкая вилка входного рабочего напряжения 185—265 В, высоким индексом Ra>90.

Разные модели выпускают в двух значениях цветовой температуры — 4100 и 2700 К. Время работы составляет 35 000 часов

Диммируемые лампы выпускаются следующих типов:

• Филаментные. Это устройства в форме свечи и шара, с мощностью 5 Вт. Значения величины светового потока составляет 420 и 450 лм. Гарантия предоставляется на 3 года.
• Софитные. Выпускают с цоколем GU5.3, GU10, с мощностью 5 Вт, величиной потока света 500 и 530 лм. Гарантия на продукцию — 3 года.
• Капсульные. Имеют цоколь G9, поток света исчисляется от 280 до 300 лм, мощность 3 Вт. Гарантийный срок — 1 год.

Отдельно нужно сказать о лампах с функцией шагового диммирования серии Gauss Step Dimmer. У них совершенно другой принцип работы и к классическим диммируемым лампам их отнести нельзя.

Они не приспособлены для подключения к светорегулятору, так как оснащаются уже встроенными в цоколь элементами для регулировки яркости. То есть их работа не совмещается с диммерами. Могут работать в электросети со стандартами напряжения 180 — 240 В.

Выпускают их в виде шара, свечи, в форме лампы накаливания, с заявленной мощностью 10 и 7 Вт, в двух значениях цветовой температуры — 4 100 и 2 700 К. Благодаря улучшенным техническим характеристикам гарантийный срок составляет 3 года.

«Умная» лампа позволяет не только устанавливать комфортную интенсивность освещения, она экономно расходует энергоресурсы

Управление устройством осуществляется с помощью обычного выключателя, а регулировка происходит пошагово, изменяя яркость с 15 % на 50 % и на 100 %. Каждое переключение выключателя изменяет яркость света в три этапа, четвертый этап — выключение.

Osram

Всемирно известная немецкая компания, специализирующаяся на производстве осветительного оборудования. Светодиодные лампочки, включая диммируемые, Osram выпускает с различной цветовой температурой и цоколями Е14, Е27 (цоколь Эдисона) и G9, G12, GX53. Первые два товара производятся в классической форме шара или свечи, и они служат отличной заменой лампам накаливания в открытых светильниках.

Схема подключения

Как подключить диммируемую светодиодную лампу к светорегулятору? Точно так же, как и обычную лампу накаливания. Если у тебя люстра с лампами накаливания подключена к диммеру, то просто замени лампы. Если же ты решил организовать освещение самостоятельно, то, возможно, тебе будет полезна эта простенькая схема:

Если ты решил поставить проходные светорегуляторы, чтобы регулировать яркость диммируемой лампы из разных мест, то схема будет выглядеть так:

Подключение проходных регуляторов яркости

Прежде чем подключить диммируемый осветительный прибор или приборы к диммеру, убедись, что мощности диммера достаточно для работы с лампой или группой ламп, мощности которых нужно сложить.

На этом беседу о диммируемых светодиодных лампах можно завершить. Теперь ты знаешь, что умеют эти приборы, чем отличаются от обычных светодиодных лампочек и как с их помощью организовать комфортное освещение в доме.

Плюсы и минусы

К преимуществам использования диммируемых светодиодных ламп следует отнести:

• Возможность увеличивать и уменьшать величину вырабатываемого светодиодной лампочкой светового потока.
• Выбор наиболее подходящего режима работы – дома можно создавать романтическую атмосферу или использовать основной светильник в качестве ночника.
• Светодиодные диммируемые устройства отличаются значительно большим сроком службы (если к диммеру подключить обычную светодиодную лампу она довольно быстро выйдет со строя из-за предельных нагрузок для ее стабилизатора).
•  Может выдавать различную температуру цветопередачи, меняя степень восприятия окружающего пространства.
• Не выдает инфракрасного и ультрафиолетового спектра, что предотвращает выгорание предметов, попадающих в зону освещения.

К недостаткам диммируемых светодиодных лампочек следует отнести довольно высокую стоимость и самой лампочки, и регулировочного выключателя. Также могут возникнуть сложности с подбором лампы под уже установленный диммер и наоборот.