Выключатель с регулятором яркости

Регулировка яркости светильников может понадобиться для снижения уровня освещенности, приглушения света. Современная электроника позволяет делать это, применив простейшие и малогабаритные устройства, которые называются диммеры. Диммерный выключатель, кроме обычной функции включения/ выключения ламп, регулирует величину подаваемого на них напряжения, изменяя, таким образом, яркость свечения.

Диммер

Кроме уменьшения яркости, происходит значительное снижение энергопотребления и продление срока службы источника света. При включении в сеть лампы накаливания (обычной или галогенной) происходит бросок тока, поскольку холодная спираль имеет низкое омическое сопротивление, и, пока спираль не прогреется, через нее протекает большой ток. Хоть это время составляет доли секунды, подавляющее количество отказов ламп происходит в момент включения. Выключатель света с регулировкой позволяет снизить первоначальный импульс тока через лампу. Плавный разогрев нити накаливания приводит к увеличению срока службы ламп.

Принцип регулировки

Регулировка освещенности может осуществляться двумя методами:

• Реостатным;
• Симисторным.

Реостатный метод

Первое, что приходит на ум, когда идет речь об изменении напряжения или силы тока, – это включение в цепь последовательно с источником света токоограничивающего элемента, резистора. Переменный резистор для такого применения именуется реостатом, а сам принцип регулировки – реостатным. Достоинствами такого решения являются простота и абсолютное отсутствие помех, а также мерцания ламп. Но на этом все достоинства заканчиваются. Поводом отказа от регулировки при помощи резисторов послужила крайне низкая эффективность регулирования напряжения. Ведь, если внимательно разобраться, то даже неискушенному потребителю становится ясно, что излишек напряжения остается на резисторе. Данное падение напряжения выделяется в виде тепла. Это вынуждает делать реостаты с большой допустимой мощностью рассеивания и решать проблемы отвода излишков тепла.

Включение лампы через реостат

Симисторный метод

Основная методика регулировки яркости осветительных приборов в настоящее время – использование симисторов. Симистор представляет собой полупроводниковый прибор, который имеет три вывода, два из которых подключаются в цепь нагрузки, а на третий – подается управляющее напряжение, которое позволяет осуществлять коммутацию цепи нагрузки.

Переменный ток, который используется для питания ламп, имеет форму синусоиды. При частоте 50 Гц, которая у нас является стандартной, за одну секунду ток изменяет свою величину от нулевого значения до максимального 100 раз (здесь учитывается тот факт, что как положительный, так и отрицательный участки синусоиды равнозначны).

Управляя работой симистора, можно прерывать подачу электрического тока на определенном участке синусоиды. Чем большая часть ее будет отсечена от нагрузки, тем меньше будет яркость свечения ламп.

Принцип симисторной регулировки

При симисторном регулировании есть недостаток: в момент коммутации симистора, особенно, если это приходится на участок синусоиды, близкий к максимальному, возникает всплеск мощных помех, способных нарушить нормальную работу различной аппаратуры. В частности, помехи очень хорошо слышны при работе радиоприемников. Для снижения уровня помех приходится устанавливать дополнительные фильтры, усложняющие конструкцию. При минимальной яркости может быть заметно мерцание ламп, поскольку увеличивается пауза между включенным и отключенным состояниями.

В цепях постоянного тока диммирование производится при помощи широтно-импульсного модулирования. Вместо постоянного тока питание подается в виде импульсов высокой частоты. Изменяя соотношение длительности (ширины) импульсов и пауз между ними, регулируют средний уровень напряжения. Для того чтобы сделать незаметным мерцание, частоту следования импульсов делают большой.

ШИМ модуляция

Конструктивное исполнение

По конструктивному исполнению и особенностям применения диммируемые выключатели света делятся на две группы:

• Модульного исполнения;
• Предназначенные для монтажа вместо обычных выключателей.

Модульные выключатели не предназначены для бытового использования и монтируются в силовых щитах. Обычно ими осуществляют диммирование подъездного освещения.

Наиболее распространенная конструкция модульных устройств имеет кнопочное регулирование яркости освещения. Однократное нажатие на кнопку включает либо выключает освещение, а продолжительное (более 5 секунд) позволяет войти в режим регулировки и установить желаемый уровень напряжения на выходе.

Некоторые модели имеют дополнительную регулировку максимального и минимального значений напряжения.

Модульный диммер

Бытовые регулируемые выключатели имеют большое разнообразие вариантов исполнения. В основной своей массе они предназначены для установки в стандартные монтажные коробки для обычных выключателей, поэтому нет необходимости прибегать к особым мерам по монтажу.

Разновидности комнатных светорегуляторов

Комнатные регуляторы освещения условно делятся на две группы:

• Механические;
• Сенсорные.

Наиболее простую конструкцию имеют механические регуляторы. На внешней поверхности имеется ручка регулировки, насаженная на вал переменного резистора.

Механический диммер

Несомненное достоинство таких регуляторов состоит в том, что в выключенном положении провода сети механически разомкнуты, а включение света происходит всегда только с минимального уровня напряжения.

В свою очередь, сенсорные устройства также насчитывают большое количество вариантов, в том числе:

• Сенсорный включатель с механической регулировкой;
• Сенсорный выключатель с регулятором яркости без механических приспособлений.

Первый тип полностью идентичен приведенному выше механическому регулятору, за исключением того, что включение и выключение света происходит путем прикосновения к чувствительному элементу. Освещение включается сразу на заранее выставленный уровень.

Сенсорно-механический регулятор

Полностью электронные устройства выполняют регулировку по заданному алгоритму путем прикосновения к соответствующим чувствительным элементам. Наличие встроенного микроконтроллера позволяет осуществлять программирование устройства по множеству алгоритмов работы. Можно выставить желаемый уровень освещения в определенное время суток. Регуляторы с микроконтроллером, де-факто могут использоваться с пультом дистанционного управления.

Сенсорный регулятор

Все перечисленные варианты могут быть предназначены как для регулировки освещения одного осветительного прибора, так и для нескольких. Внешне они отличаются наличием нескольких клавиш, визуально отделенных друг от друга.

Типы используемых ламп

В быту используется несколько типов ламп освещения:

• Обычные лампы накаливания;
• Галогенные лампы;
• Люминесцентные (экономки);
• Светодиодные.

Каждый тип ламп требует своего подхода к регулировке. Для ламп накаливания и галогенных регуляторы не отличаются. Основной критерий выбора состоит в учете возможной коммутируемой мощности ламп и подключаемого регулятора.

Основная часть регуляторов предназначена для управления лампами накаливания, поскольку здесь наиболее просто манипулировать регулировкой. Обычно используется симисторный метод управления с отсечкой части синусоиды переменного тока.

Недостатком ламп накаливания является тот факт, что при снижении напряжения понижается температура спирали, и спектр излучения смещается в красную область.

Изменение яркости светодиодных источников света встречает ряд затруднений, в частности такие:

• LED элементы имеют узкий диапазон допустимых значений токов и, соответственно, малые пределы регулировки. При их превышении светодиод выходит из строя, а при значительном снижении просто перестает излучать световую энергию, поскольку имеет некоторое пороговое значение открытия;
• LED лампы выпускаются в трех вариантах питания:

1. Непосредственно от сети переменного тока 220В;
2. Через понижающий трансформатор;
3. При помощи постоянного тока.

Светодиоды для включения в сеть 220В имеют собственный драйвер, поэтому использование обычного диммера невозможно. Трансформатор низковольтных ламп нельзя подключать к регулятору по той причине, что выходное напряжение отличается от синусоидального, на работу в котором рассчитан трансформатор.

Единственно возможный вариант управления – использование широтно-импульсной модуляции. Здесь регулируется не уровень напряжения, а длительность подаваемых импульсов. Это стало возможным благодаря тому, что светодиоды не имеют задержки на включение и могут работать при подаче импульсов сколь угодно малой длительности. Чтобы не было заметным мерцание, частота следования импульсов питания делается высокой. Диммеры, работающие по такому принципу, имеют специальную маркировку и требуют для управления LED лампы, которые могут использоваться в регулируемых системах освещения.

LED диммер

Не существует регуляторов, предназначенных для регулировки яркости люминесцентных ламп. Это связано с особенностями их работы и включения:

• Для поджига разряда требуется импульс высокого напряжения, который вырабатывается пускорегулирующей аппаратурой лампы;
• Дуговой разряд работоспособен в узком диапазоне режима питания.

Включение регуляторов

Как правило, регуляторы освещения имеют два вывода и устанавливаются вместо обычного выключателя. Есть тонкости при установке электронных регуляторов.

Их монтаж желательно выполнять последовательно с классическим выключателем, который позволяет коммутировать освещение, вне зависимости от положения регулятора.

Как и механические выключатели, диммеры выпускаются для использования в проходном режиме. Два регулятора, установленных в различных частях помещения, позволяют выполнять управление освещением при помощи любого из них. Такие устройства содержат в себе переключатель с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами и опознаются по наличию трех клемм для подключения. Схема включения приводится на тыльной стороне устройства.

Подключение проходного диммера

Меры предосторожности

Освещение с регуляторами с механическим выключением не требует принятия особых мер предосторожности, кроме общепринятых, поскольку при выключенном положении регулятора цепь разомкнута полностью механическим выключателем. В электронных устройствах цепь полностью коммутируется симистором, механическое отключение отсутствует, и есть гальваническая связь между выводами симистора. При наличии дефекта в управляющем элементе возможна ситуация, когда на клеммах лампового патрона присутствует некоторый потенциал. Работа в сетях с электронными регуляторами требует полного отключения питающего напряжения на распределительном щите.

Регулируемый источник освещения не только повышает комфорт, но и служит средством для снижения затрат на электроэнергию и замену ламп. В основном установка переключателей с регулировкой осуществима неподготовленным пользователем, но в ряде случаев требуется наличие опыта. Перед тем, как подключить регулятор освещения, требуется взвесить свои возможности, а лучше воспользоваться услугами профессионального электрика.

Видео

Автор:

Кoкушкин Сeргей Виктopoвич