Протоколы диммирования

Основные протоколы диммирования

На сегодняшний день существует несколько протоколов и стандартов, по которым осуществляется диммирование освещения:

• TRIAC – самый надежный и простой в реализации протокол. Для диммирования светодиодных ламп используется симистор или симметричный триодный тиристор. Такой диммер допускается устанавливать на сети с постоянным и переменным током, так как симистор может пропускать ток в любую сторону. Стандарт TRIAC довольно популярен среди производителей и покупателей, так как диммируемые светильники устанавливаются на обычные треки, не требует особых затрат для реализации проекта.
• DALI – цифровая технология диммирования по протоколу DALI подразумевает использование специальных цифровых шин, которые позволяют объединить до 64 потребителей. Чаще используется при проектировании трековых клик систем, работает при напряжении до 48 Вольт, позволяет запрограммировать систему и сохранить сразу несколько световых сценариев.
• 1-10V – поддерживается не всеми производителями спотов, чаще используется с люминесцентными лампами. Диммер представляет собой потенциометр, передающий сигнал 1-10 Вольт, что и отражено в названии протокола. Светорегуляторы до сих пор используются только из-за того, что полностью не чувствительны к нагрузке, но производители не любят эти диммеры, так как они не позволяют осуществлять дистанционное управление светом и регулировать освещение из нескольких точек.

В системах умных дом, при автоматизации всего здания используется беспроводная сенсорная сеть Zigbee. Этот стандарт позволяет сократить до минимума потребление электроэнергии, выполнить многоуровневое диммирование, может использоваться для интеллектуального управления системой освещения. Zigbee-сети работают по стандарту IEEE 802.15.04-2003. При помощи данного протокола возможно не только дистанционное управление освещением, но и постоянный контроль над осветительными приборами, например, мониторинг температуры спотов, их яркости и энергопотребления.

Диммирование светодиодных светильников

Симисторное диммирование (TRIAC, Phase-Cut)

Есть два варианта симисторного диммирования: с отсечением по переднему фронту и с отсечением по заднему фронту.

• На первом графике показан обычный переменный ток
• Второй график: волна с отсечкой по переднему фронту
• Третий график: волна с отсечкой по заднему фронту

Диммирование с отсечением по переднему фронту (Leading Edge Dimming)

Этот вид диммирования встречается чаще всего, он популярен для регулировки домашнего освещения. Устройства, которые нужны для этого способа управления светом, небольшие, относительно дешёвые и легко устанавливаются.

Этот вариант хорошо подходит для ламп накаливания и галогенных ламп, но для светодиодных и компактных люминесцентных ламп такие диммеры подходят не всегда. Если они подходят, то это будет указано в технической документации.

Диммирование с отсечением по заднему фронту (Trailing Edge Dimming)

Этот тип диммирования разработан для светодиодных ламп. У каждой светодиодной лампы есть драйвер — устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. Именно драйвер будет взаимодействовать с диммером, поэтому, выбирая диммер, нужно уточнить, подходит ли он к драйверу. Если устройства не подходят друг к другу, то свет может начать мерцать, а светильник неприятно жужжать.

Диммирование с отсечением по заднему фронту относительно недорого, но дороже, чем вариант с отсечением по переднему фронту. При его использовании не возникает резких скачков напряжения и сила тока увеличивается плавно.

Принцип работы симисторного диммирования

Этот способ управления светом работает с переменным током. Переменный ток отличается от постоянного тем, что электроны текут сначала в одном направлении, потом в другом. На графике это выглядит как синусоида. Симисторное диммирование выключает ток на небольшой период времени, отсекая часть этой волны. Чем больше периоды, когда ток выключен, и чем меньше, когда он включён, тем темнее светит лампа.

Если посмотреть на это на примере лампы накаливания, то получается, что в моменты, когда ток не подаётся, спираль начинает остывать и лампочка темнеет.

Включается и выключается подача тока с помощью симистора (симметричного триодного тиристора). По-английски этот прибор называется TRIAC (triode for alternating current). Отсюда и название способа диммирования.

Диммирование с отсечением по переднему и по заднему фронту отличается тем, с какой стороны обрезается волна. Когда происходит отсечение по переднему фронту, то ток выключается сразу после того, как кривая пересечёт ноль, а потом включается с резким скачком напряжения. Это одна из причин, почему многие светодиодные источники света плохо работают с этим типом диммирования. Зато LED лампы хорошо приспособлены для диммирования с отсечением по заднему фронту, потому что напряжение нарастает плавно.

Диммирование с помощью ШИМ — Широтно-Импульсной Модуляции (PWM — Pulse Width Modulation)

Диммирование с помощью ШИМ немного похоже на предыдущий метод. Оно тоже использует симистор (TRIAC), который подаёт импульс в виде электрического тока. Импульс может создаваться с разной частотой и может быть разной длины. Чем чаще и длиннее импульс — тем ярче свет. И, наоборот, чем реже и короче — тем темнее. Частота в любом случае достаточно высокая, чтобы человеческий глаз не мог видеть мерцание лампы.

В отличие от диммирования с отсечкой по фазе, диммированием с помощью PWM можно управлять цифровым методом и регулировать подачу сигнала по беспроводной сети. Поэтому, несмотря на то, что этот метод дороже предыдущего, его часто используют для умных домов.

Диммирование 1-10V и 0-10V

Диммирование 0-10V с регулировкой на корпусе светильника.

Этот вариант подойдёт для люминесцентных и светодиодных ламп. Устройства для диммирования 0-10V (1-10V) не чувствительны к нагрузке. Протокол 0-10V может работать со многими автоматизированными системами для умных домов, например, с KNX.

Диммирование 0-10V (1-10V) лучше использовать в небольших помещениях, потому что оно неудобно для управления большим количеством приборов. К каждому устройству должен идти отдельный провод. На длинных линиях падает напряжение и затухает сигнал, из-за этого может быть сложно точно отрегулировать яркость светильника.

Некоторые производители выпускают светильники с устройствами для 0-10V (1-10V) диммирования, которые расположены прямо на корпусе прибора.

Принцип работы диммирования 0-10V (1-10V)

Устройство для диммирования 0-10V передаёт сигнал светильнику, чтобы изменить его яркость. Сигналом является изменение напряжения от 0 до 10 Вольт. При напряжении 10 Вольт лампа будет светить на максимуме мощности, при 0 Вольт — погаснет.

Шаг в 1 Вольт приведёт к изменению яркости на 10%. Если, например, повысить напряжение с 0 до 1 Вольт, то светильник будет светить на 10% от максимальной яркости и, наоборот, если снизить с 10 до 9 Вольт — получится 90% яркости.

Диммирование 1-10V отличается от 0-10V тем, что здесь нет сигнала в 0В и соответственно, нельзя сделать так, чтобы свет не горел. Минимальная яркость будет составлять 10% от полной.

PUSH Dim (Switch Dim, Touch-Dim)

Используя этот способ диммирования, можно управлять несколькими светильниками сразу. Можно сделать несколько кнопок-переключателей яркости к одному светильнику и установить их в разных местах. При этом такой метод управления светом относительно дёшев и не требует сложной проводки.

PUSH Dim можно интегрировать в систему DALI, для которой этот вариант диммирования когда-то и разрабатывался.

В одной цепи нельзя смешивать разные драйверы PUSH Dim.

Принцип работы PUSH Dim

При диммировании Push DIM яркость света регулируют нажатием кнопки. Чтобы включить или выключить, нужно просто один раз коротко нажать кнопку. Долгим нажатием можно увеличить или уменьшить яркость светильника. Если дважды коротко нажать на кнопку, то система «запомнит» яркость, и при следующем включении она установится автоматически.

Если нажать и не отпускать кнопку больше 30 секунд, то все светильники синхронизируются на яркости 50%. Это может быть нужно тогда, когда светильники отключали от сети и после этого они потеряли синхронизацию.

По сравнению с другими способами управления светом, систему Push DIM легко установить и её не требуется предварительно настраивать. Не нужен центральный блок управления.

Используя этот способ диммирования, можно регулировать яркость света из нескольких мест в помещении, можно использовать датчики присутствия и даже подключить систему Push DIM к «умному» дому. Можно управлять несколькими светильниками, но к каждому должны идти отдельные провода. Можно «запомнить» яркость, чтобы при следующем включении она сразу была настроена. Для этого нужно сделать двукратное короткое нажатие.

У метода есть и недостатки: например, не получится заранее задать уровень яркости для сценария освещения.

Диммирование по протоколу Dali

DALI – цифровой протокол, который поддерживают большинство производителей профессионального осветительного оборудования.

Преимущества протокола DALI:

• Цифровая шина, объединяющая все диммируемые светодиодные светильники в единую систему. Включение, выключение и регулировка яркости осуществляются за счёт сигнальных команд, а не за счёт размыкания питающей цепи. Такой подход позволяет в любое время переназначать, какой выключатель за какой светильник отвечает. К тому же такой способ регулировки освещения удобен для больших пространств, например, для целых зданий. В одну сеть DALI можно объединить до 64 светильников, разбить их на 16 групп, чтобы управлять сразу несколькими, и создать до 16 сценариев освещения.
• Возможность программирования сцен с их последующим сохранением в памяти. Это полностью переворачивает представление об управлении освещением. Обычная клавиша выключателя может теперь не просто управлять светильником, а задавать режим работы для целой группы.

Недостатки протокола DALI: довольно высокая стоимость и необходимость предварительной настройки системы управления.

В чем разница между DALI и 1-10 В

Несмотря на множество различий, эти двое также могут быть похожи. Например, многие производители могут предложить вам широкий спектр устройств управления освещением, таких как драйверы светодиодов, которые содержат как интерфейсы DALI, так и 1–10 В. К их основным отличиям относятся:

ПредметыДАЛИ1- 10 В

Все ли продукты DALI совместимы друг с другом?

С самого начала в исходной версии DALI были проблемы с совместимостью. Его цифровые блоки передачи имели 16 бит, 8 бит для команды и 8 бит для адреса. Такая несовместимость была связана с ограниченным количеством команд и отсутствием обнаружения коллизий, когда технические специалисты использовали разные устройства DALI в одной и той же цепи.

Однако новый DALI-2 позволяет использовать DALI и DALI-2 в одних и тех же цепях. Разным производителям больше не нужно вносить изменения в системы DALI для устранения несовместимостей. Помните, что эта совместимость работает при некоторых ограничениях IEC.

Вот содержимое, связанное с DALI, показанное в таблице данных драйвера uPowerTek, которое совместимо со стандартами DALI.

Подбор диммера

Подбираем диммер под светильники.

• Лампы накаливания — симисторный диммер TRIAC. Управление с контроллера сигналом 0-10 вольт или по ModBus. Лампы любые.
• Светодиодные лампы — транзисторный диммер. Он же диммер trailing edge. Он же диммер MOSFET. Управление сигналом 0-10 вольт или по ModBus. Лампы обязательно должны быть с пометкой диммируемая. Это написано на лампе, на упаковке и на ценнике, такие лампы дороже обычных примерно вдвое. Может быть написано DIM или Dimmable.
• Светодиодные светильники — в зависимости от способа диммируемости драйвера. Может быть TRIAC, либо 0-10 вольт, либо DALI. Чаще встречается TRIAC, потому что он работает с классическими настенными крутилками-диммерами. Нам все варианты одинаково удобны.
• Светодиодные ленты — ШИМ диммер. Управление с контроллера сигналом 0-10 вольт или по ModBus. Нужно учитывать ток ленты и ток диммера, чтобы диммер не сгорел. При необходимости берём усилитель. Либо, если у нас диммируемый блок питания светодиодной ленты, то либо 0-10 вольт, либо DALI, в зависимости от способа диммирования блока.

Примечание 1. Для управления по ModBus надо, чтобы контроллер Умного Дома и диммер, работающий по протоколу ModBus, были совместимы. То есть, в контроллере был драйвер для работы с этим диммером. ModBus — не универсальный язык общения всей автоматики. Вот DALI — универсальный протокол, если контроллер и драйвер работают по DALI, то они работают вместе. А если они работают по ModBus — значит, они теоретически могут работать вместе, надо только написать драйвер разработчикам. Например, EasyHomePLC работает с диммерами RazumDom. И с модулями ОВЕН МУ и МВ. Но не работает с модулями WirenBoard.

Примечание 2. Важно учитывать мощность диммера. Если на диммере написано, что он диммирует 400 ватт резистивной нагрузки (как диммер Finder на картинке выше), то для ёмкостной нагрузки (это светодиодные лампы) надо учитывать 100 ватт. На диммерах RazumDom написано, что их мощность до 1000 ватт, но это опять-таки лампы накаливания, для светодиодных ламп это 250-300 ватт, не больше. Если мы говорим о диммируемых драйверах для светильников, то там проблем нет, сколько на нём написано, такой светильник можно вешать, он же для светодиодного светильника и сделан.

Примечание 3. Поясню, что драйвер, блок питания и источник питания — немного разные вещи.

Блок питания (он же адаптер) понижает напряжения и стабилизирует его. А драйвер стабилизирует ток, через него подключаются светильники и ленты, которым нужно не стабильное напряжение, а стабильный ток.

Но часто эти понятия путают и называют драйвером, адаптером или блоком питания любой модуль, который из 230 вольт делает питание для светильника или ленты.

Примечание 4. Бывает 0-10 вольт, а бывает 1-10 вольт. Это одно и то же в плане управления. Но драйвер с управлением 1-10 вольт может при отсутствии напряжения на управляющем входе посчитать, что от него отвалился кабель управления и, в зависимости от своих настроек, либо не включаться вообще, либо включаться всегда на 100%. 1 вольт — это контроль линии.

«Плюсы» диммирования

•  Позволяет создать мягкий приглушенный свет или, напротив, акцентировать внимание на конкретных зонах, чего нельзя добиться со стандартными выключателями;
•  Чем меньше яркость, тем менее интенсивно эксплуатируется осветительный прибор, соответственно продлевается срок его службы;
•  Уменьшается потребление электроэнергии, выделение  тепла.

Диммирование светодиодных светильников в  отличие от люминесцентных и галогенных ламп никоим образом не влияет на цветовую температуру, не искажает цветопередачу, моментально изменяет световой поток без задержек.

Благодаря диммированию можно управлять каждой отдельной группой светильников, воплощая необычные и оригинальные сценарии освещения.

Самыми простыми в диммировании считаются светильники со встраиваемым креплением, поскольку имеют внешний драйвер, расположенный вне корпуса. С накладными, подвесными моделями стоит учитывать ряд особенностей. Какой бы сложной ни была задача, у нее всегда есть решение. Мы с уверенностью можем сказать, что любой светильник можно задиммировать, главное – доверить реализацию профессионалам.