Диммер: Виды, плюсы, минусы, применение и особенности

Содержание

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.

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 диммера

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.

Плюсы и минусы применения

Перед тем как приобрести диммер, необходимо правильно оценить ситуацию и решить, действительно ли в нем появилась необходимость. Порой установка светорегулятора в доме действительно оказывается полезной, так как прибор обладает примечательными достоинствами.

Основная функция – повышение/понижение яркости света – сама по себе уже интересна. Можно задать «рабочий» режим, при котором видна каждая пылинка на столе, или приглушить свет до минимума, чтобы дать покой глазам и расслабиться
Электронная начинка прибора позволяет увеличить его возможности, делая способы управления еще более комфортными. Например, включение/выключение по хлопку или определенной команде, путем отправления сигнала через радиоканал или Wi-Fi
В отличие от ступенчатого переключения, плавное предохраняет контур от резких скачков тока, что способствует продолжительной службе ламп и самого прибора. С помощью ручки произвести плавную регулировку сложнее, а сенсорное устройство работает в этом смысле идеально
Если существует риск ограбления или по каким-то причинам необходимо создать впечатление о квартире, в которой кто-то постоянно находится, устанавливают прибор с функцией имитации присутствия. Свет то включается, то выключается в разных комнатах
Регулировка яркости света в комнате
Расширенный диапазон возможностей современных моделей
Плавное изменение мощности и яркостиФункция имитации присутствия человека

Однако и недостатки имеются. Главные из них связаны с монтажными работами. Возможно, для установки придется поменять проводку, а после этого сделать косметический ремонт. Некоторые устройства способны нарушить работу чутких приборов, так как вызывают электромагнитные помехи.

Большая часть диммеров не универсальны, то есть функционируют только с одним видом ламп, например, с традиционными лампами накаливания на 40 Вт или 60 Вт. Если вы хотите, чтобы КПД устройства достигал максимума, то как раз применения лам накаливания необходимо избегать. Большая отдача ожидает от осветительных приборов на светодиодных источниках.

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.

По способу управления

В бытовых условиях наиболее широкое применение нашли классические и доступные по цене моноблочные регуляторы светового потока, которые традиционно различаются способом управления.

Поворотный

Правильный подбор и установка регулятора значительно увеличат срок его службы. Поворотный вариант исполнения имеет вращающуюся ручку, которая при установке в крайнее левое положение отключает освещение. Постепенный поворот ручки вправо увеличивает яркость лампы.

Клавишный

Основные компоненты вариатора: триак, узел формирования импульса, диак (динистор). Клавишный вариант исполнения внешним видом очень напоминает обычные двухклавишные выключатели. Посредством клавиш осуществляется включение и отключение осветительного прибора, а также регулируется мощность освещения.

Поворотно-нажимной

Дополнительные части вариатора: резисторы и конденсаторы. Поворотно — нажимной вариант исполнения имеет принцип действия, аналогичный поворотному устройству, но для включения системы освещения требуется немного «утапливать» ручку.

Разновидности лампочек

В светорегуляторах используют самые разные типы источников света: лампы накаливания, галогенные (обычные и низковольтные), люминесцентные, светодиодные лампочки. Варианты подключения диммера с выключателем отличаются в зависимости от типа используемых ламп.

Лампочки накаливания и галогенные лампы

Эти источники света рассчитаны на 220 вольт. Чтобы изменить интенсивность освещения, применяются диммеры любых моделей, так как нагрузка все активная в силу отсутствия емкости и индуктивности. Недостаток систем такого типа — сдвиг цветового спектра в сторону красного цвета. Происходит это в случае уменьшения напряжения. Мощность диммеров находится в промежутке между 60 и 600 ваттами.

Низковольтные галогенные лампочки

Для работы с низковольтными лампами понадобится понижающий трансформатор с регулятором для индуктивной нагрузки. Отличительная особенность регулятора — маркировка аббревиатурой RL. Рекомендуется приобретать трансформатор не отдельно от диммера, а как встроенное устройство. Для электронного трансформатора устанавливают емкостные показатели. Для галогенных источников света важную роль играет плавность колебаний напряжения, иначе срок жизни лампочек резко сократится.

Люминесцентные лампы

Стандартный диммер придется менять на ЭПРА (электронная пускорегулирующая аппаратура), если запуск осуществляется выключателем, стартовым тлеющим зарядом или электромагнитным дросселем. Простейшая схема системы с люминесцентными лампами показана на рисунке ниже.

Напряжение на лампочку направляется с генератора частоты 20–50 кГц. Свечение образуется за счет вхождения в резонанс контура, создаваемого дросселем и емкостью. Для изменения силы тока (что меняет яркость света) нужна смена частоты. Процесс диммирования начинается сразу после достижения полной мощности.

Электронная пускорегулирующая аппаратура производится на основе контроллера IRS2530D, оснащенного восемью выводами. Данное устройство выступает в качестве полумостового 600-вольтного драйвера, обладающего функционалом для запуска, диммирования и предотвращения выхода из строя. Интегральная схема рассчитана на реализацию всех возможных способов контроля, благодаря наличию множества выходов. На рисунке внизу изображена схема управления люминесцентными источниками света.

Светодиодные лампочки

Хотя светодиоды экономичны, нередко появляется необходимость уменьшения яркости их свечения.

Особенности светодиодных источников света:

стандартные цоколи E, G, MR;
возможность функционирования с сетью без дополнительных устройств (для 12-вольтовых ламп).

Со стандартными диммерами светодиодные лампочки несовместимы. Они просто выходят из строя. Поэтому для работы со светодиодами применяют специальные выключатели с регуляторами яркости для светодиодных ламп.

Подходящие для светодиодов регуляторы выпускают в двух исполнениях: с контролем напряжения и с управлением посредством широтно-импульсной модуляции. Первый тип устройств очень дорог и габаритен (в него входит реостат или потенциометр). Светорегуляторы с изменением напряжения — не лучший выбор для низковольтных лампочек и способны работать только при 9 и 18 вольтах.

Для этого типа источников света характерно изменение спектра как реакция на регулировку напряжения. По этой причине регулировка световых диодов осуществляется путем контроля за продолжительностью передаваемых импульсов. Так удается избежать мерцания, поскольку частота следования импульсов доходит до 300 кГц.

Чтобы лампа работала корректно, в ней имеется драйвер. Возможность диммирования указывается в паспорте изделия. Если же диммирование невозможно, рекомендуется покупать специальные устройства с широтно-импульсным регулированием.

Существуют такие регуляторы с ШИМ:

Модульные. Управление осуществляется выносными регуляторами, пультами ДУ или с помощью специальных шин.
Установленные в монтажной коробке. Применяются в виде выключателей с поворотным или кнопочным управлением.
Выносные системы, устанавливаемые в конструкциях потолка (для лент светодиодов и точечных светильников).

Для широтно-импульсного регулирования необходимы дорогие микроконтроллеры. Причем ремонту они не подлежат. Возможно самостоятельное изготовление устройства на базе микросхемы. Внизу показана схема диммера для светодиодных лампочек.

Нормальная периодичность колебаний достигается за счет использование генератора, в составе которого имеется конденсатор и резистор. Интервалы подключения и отключения нагрузки на выходе микросхемы задаются размером переменного резистора. В качестве усилителя мощности служит полевой транзистор. Если ток выше 1 ампера, понадобится радиатор охлаждения.

Схемы подключения

Монтаж выполняется в определенной последовательности. После отключения питания необходимо убедиться, что выключатель обесточен. Затем крышку устройства снимают с корпуса, ослабляют крепления и вынимают прибор из ниши в стене. В случае повреждения изоляционного слоя проводов открытые участки необходимо закрыть несколькими слоями изоленты. Провода подсоединяют к клеммам диммера, следя, чтобы их оголенные концы имели длину до 3 мм. Диммер с подключенными проводами размещается на месте выключателя и надежно фиксируется. Остается подключить питание и проверить исправную работу устройства.

Монтаж выключателя с диммером ничем не отличается от стандартной последовательности работ при установке обычной модели. Если необходимо подключить одновременно выключатель и диммер, последний лучше разместить ближе к обычному месту отдыха. Если в комплекте поставляют дополнительные выносные кнопки, их можно монтировать на расстоянии до 50 м от светорегулятора.

Фазный провод при этом подводится к соответствующей клемме регулятора света и первым клеммам каждой кнопки. Вторые клеммы кнопок соединяются с клеммой В на регуляторе. Нагрузку подключают на вторую клемму диммера и к нулевому проводу.

Схема диммера на симисторе

Схема симисторных регуляторов яркости в основном везде одинакова, отличается только наличием дополнительных деталей для более устойчивой работы на низких «выходных» напряжениях и для плавности регулирования. Также в схему вводятся детали для снижения уровня помех, выдаваемых димером в сеть.

Принцип действия схемы таков. Чтобы лампа загорелась, надо чтобы симистор пропустил через себя ток. Это случится, когда между электродами симистора А1 и G появится определенное напряжение (какое — смотри в даташите, можно скачать внизу статьи). Вот как оно появляется.

При начале положительной полуволны конденсатор начинает заряжаться через потенциометр R. Понятно, что скорость заряда зависит от величины R. Умными словами, потенциометр меняет фазовый угол. Когда напряжение на конденсаторе достигнет величины, достаточной для открытия симистора и динистора (см. даташит на динистор), симистор открывается. Иначе говоря, его сопротивление становится очень мало, и лампочка горит до конца полуволны.

То же самое происходит и с отрицательной полуволной, поскольку диак и триак — устройства симметричные, и им все равно, в какую сторону течет через них ток. В итоге получается, что напряжение на активной нагрузке представляет собой «обрубки» отрицательных и положительных полуволн, которые следуют друг за другом с частотой 100 Гц. На низкой яркости, когда лампа питается совсем короткими «кусочками» напряжения, заметно мерцание. Чего совсем не скажешь про реостатные регуляторы и регуляторы с преобразованием частоты.

Вот так выглядит реальная схема регулятора освещения. Параметры элементов указаны с учетом разброса у разных производителей, но суть от этого не меняется. Симисторы в этой схеме можно ставить любые, в зависимости от мощности нагрузки. Напряжение — не ниже 400 В, поскольку мгновенное напряжение в сети может достигать 350 В. Динистор — DB3, в крайнем случае DB4. От величины конденсаторов и резисторов зависит начальная-конечная точки зажигания, стабильность горения лампы.

При максимальном сопротивлении резистора R1 будет минимальное горение лампы, поскольку симистор будет открываться в конце полуволны, или вообще не откроется.

Альтернативное использование диммера

То, что диммер может только регулировать яркость ламп накаливания — узколобость маркетологов, у него гораздо больше применений. Диммер — это не только регулятор освещения, его можно использовать как регулятор напряжения вообще, подключая через него любую активную нагрузку — лампу накаливания, паяльник, чайник, утюг. Но главное — максимальная мощность диммера (другими словами — максимальный ток симистора) должна соответствовать нагрузке.

Не факт, что нагрузка при этом будет вести себя адекватно, и не будет подвергаться опасности выйти из строя. Например, попробуйте диммировать свой телевизор) Нет, лучше не надо! Кроме того, можно например регулировать температуру теплых полов. При этом отпадает необходимость в покупке температурного регулятора, который стоит в 3-5 раз дороже.

Минус — нет обратной связи и защиты от перегрева, но это во многих случаях терпимо. Ведь от люстры тоже нет обратной связи — только через глаза. А от теплого пола — через ноги, не так ли? Ставил диммеры на теплые полы, работают прекрасно много лет.