Выключатель с диммером: схема правильного монтажа выключателя с регулятором яркости света для светодиодных ламп своими руками

Автор: Инженерная компания "КАПРО"

Диммер – это электронное устройство, позволяющее регулировать яркость осветительных ламп для создания наиболее комфортного освещения в жилых и общественных помещениях: театрах, конференц-залах, ресторанах и т.д.

Одновременно с уменьшением освещенности помещений сокращается расход электроэнергии и увеличивается срок службы осветительных приборов.

Содержание

Лампы и светильники

Наиболее распространенные в быту осветительные лампы.

Накаливания

В недавнем прошлом самые распространенные электрические лампы. Источником света в них является раскаленная вольфрамовая нить, помещенная в колбу с откачанным воздухом. Спектр испускаемого нитью излучения наиболее близок к солнечному свету.

Недостаток — низкая светоотдача на единицу затраченной электроэнергии.

Галогенные

Имеют аналогичную конструкцию, но их колбы заполняются инертными газами – галогенами, за счет чего удается повысить допустимую температуру накальной нити и светоотдачу при том же расходе электричества.

Люминесцентные

Газоразрядные лампы с заполненными инертным газом и парами ртути колбами (обычно трубчатой формы). Стенки трубок покрыты специальным составом – люминофором.

К источнику питания подключаются через штырьковые контакты. Протекание тока через газ вызывает ультрафиолетовое излучение, под действием которого начинает светиться люминофор в диапазоне видимого спектра.

Достоинства – светоотдача намного, в 3 – 4 раз больше, чем у ламп накаливания.
Недостатки – излучаемый свет ближе к синему, кроме того, для ее работы требуется специальная пускорегулирующая аппаратура ПРА, обеспечивающая запуск и стабилизацию тока.

Тем не менее, эксплуатация таких приборов гораздо выгоднее, чем ламп накаливания.

Люминесцентные энергосберегающие

Эти лампы имеют не трубчатые колбы, а более компактные, свитые в спираль.

Они ввинчиваются в обычные бытовые патроны с помощью стандартных цоколей.

Электронная пускорегулирующая аппаратура ЭПРА выполняет те же функции, что и ПРА, но дополнительно содержит стабилизатор тока и высокочастотный преобразователь напряжения питания, благодаря чему у ламп этого типа нет «моргания» с частотой сети.

Светодиодные ленты

Светодиодные ленты широко используются в светодиодных светильниках. На лентах размещается множество светодиодов LED, соединенных в последовательно-параллельные схемы на различные напряжения.

Для их питания используются специальные блоки питания с защитой от коротких замыканий – драйверы. Драйверы предназначены для стабилизации тока светодиодов.

Светильники характеризуются высокой светоотдачей и большим сроком службы.

Светодиодные лампы

По сравнению с лампой накаливания при одной, и той же светоотдаче светодиодный источник потребляет примерно в 8 раз меньше электроэнергии.

Основные элементы конструкции:

Стеклянная колба, изнутри покрытая люминофором;
Плата со светодиодами;
Блок питания. В зависимости от сложности и стоимости это может быть простой выпрямитель с балластным конденсатором, ограничивающим ток, или стабилизатор тока с широтно-импульсной модуляцией ШИМ;
Цоколь.

Диммеры

Принцип действия рассмотренных осветительных приборов основан на различных физических процессах, поэтому способы регулирования яркости тоже могут различаться.

Существуют как универсальные регуляторы, подходящие ко всем видам ламп, так и специальные, с ограниченной областью применения.

Регулятор напряжения с фазоимпульсным управлением

Такие диммеры способны регулировать в широком диапазоне величину напряжения питания нагрузки.

Принцип их действия основан на том, они позволяют изменять фазу (угол) включения синусоидального напряжения питания от 0 до 90°. Этим достигается регулирование средней величины напряжения путем «вырезания» из него некоторой части полупериода.

Основные элементы диммеров такого типа:

Фазосдвигающая цепь, задающая угол включения, представляет собой R – C цепочку. Время заряда конденсатора C регулируется переменным резистором R;
Силовой ключ, подающий напряжение на нагрузку. Он может быть выполнен на тиристорах, симисторе, или силовом транзисторе.
Пороговый элемент, в качестве него может быть динистор, однопереходной транзистор, или другой компаратор.

При зарядке емкости C до определенного уровня компаратор переключается и открывает силовой ключ.

Регуляторы такого типа хорошо работают в сочетании с лампами накаливания и галогенными. Нить накаливания обладает значительной тепловой инерцией, поэтому при даже максимальном уменьшении яркости не возникает ощущение мерцающего света.

Имеются также диммеры, работающие по заднему фронту – они вырезают участки синусоиды от 180 до 90°. Этот регуляторы немного сложнее, но имеют то преимущество, что напряжение на нагрузку подается не скачком, а с нуля. Это облегчает режим работы вольфрамовых нитей и продляет срок службы ламп накаливания.

Эти диммеры вполне удовлетворительно работают и с простыми светодиодными светильниками двух типов:

Светильники с напряжением питания 12 или 24 В, в которых используется простейший нестабилизированный блок питания постоянного тока.
Светильники с непосредственным питанием от сети 220 В. В них ограничение тока через светодиоды осуществляется балластным конденсатором.

Благодаря большому сопротивлению конденсатор стабилизирует в небольших пределах ток через светодиоды. Это обстоятельство существенно ограничивает возможность регулирования яркости изменением напряжения.

Но, тем не менее, регуляторы с фазоимпульсным управлением пригодны для работы со светильниками обоих видов.

Регуляторы для люминесцентных ламп

Работа диммеров с фазоимпульсным управлением с этим типом ламп возможна в очень ограниченных пределах и не дает хороших результатов.

Дело в том, что газоразрядные лампы имеют очень низкое динамическое сопротивление ионизированного газа, поэтому даже незначительное изменение напряжения вызывает очень большие изменения тока.

Для глубокого регулирования яркости требуется использовать регулируемый источник тока, а не напряжения.
Наилучшие результаты достигаются применением стабилизаторов тока с широтно-импульсной модуляцией, работающих на частоте в тысячи Герц.
Яркость хорошо регулируется только у люминесцентных ламп, предназначенных для диммирования и имеющих специальную маркировку.
В противном случае встроенный в ЭПРА стабилизатор будет стремиться поддерживать установленную величину тока и препятствовать регулировке.
В диммируемых лампах стабилизатор распознает наличие внешнего регулятора и изменяет ток пропорционально напряжению.
Например, лампа Tornado Dim с диммером RE EL5 002.

Нужно отметить, что стоимость этих комплектующих довольно высокая и экономия электроэнергии никогда не окупит затраты на их приобретение.

Регуляторы для светодиодных светильников и ламп

Для светильников, внутри которых размещены только светодиодные ленты, наилучшим применением будет ШИМ стабилизатор тока типа TUYA-202-VIX-WF-SUE.

Диммирование светодиодных ламп можно производить только, если они содержат внутренний токовый стабилизатор, допускающий регулирование.
Примером может служить универсальный регулятор яркости DIMAX 534 plus, который может обслуживать все типы ламп, имеющих маркировку «Dimmable».

Конструкция диммеров

Применяемые на практике регуляторы яркости реализуют различные способы управления и имеют разнообразные конструкции.

Способы монтажа и установки.

Самые распространенные – выключатели с диммером для внутреннего монтажа. Они встраиваются в корпус размером с обычный выключатель и имеют такое же крепление.

Накладные регуляторы тоже имеют габариты стандартных выключателей, но крепятся непосредственно на стену. Сверление гнезда для их установки не требуется.
Диммеры, монтируемые на DIN рейку, устанавливаются в распределительном щитке. Работают в комплекте с пультами дистанционного управления.

Органы управления

Поворотного типа. Установка яркости осуществляется поворотом рукоятки регулирующего потенциометра.
Поворотно – нажимные. Рукоятка выполняет функции обычного выключателя и регулятора. Для включения она утапливается, а затем поворачивается для установки требуемой освещенности. Выключение светильника производится вторичным нажатием.
Клавишные – имеют две клавиши: одной производится включение и отключение, а другой — увеличение или уменьшение освещенности.
Кнопочные. Управление осуществляется сенсорными кнопками. Выполняемые функции: включение и отключение, плавная или дискретная установка уровня яркости и т.д.
С пультом дистанционного управления. Связь пульта с диммером может быть по инфракрасному или радиоканалу, или с помощью смартфона через Wi-Fi.

Дополнительные функции

Программное управление. Программируется время включения и выключения, и уровень освещенности.
Имитация присутствия – включение света в разных комнатах в течение заданного времени. Опция используется при длительном отсутствии хозяев.
Работа в мерцающем режиме – используется при праздничном оформлении помещений.
Возможность встраивания в систему «Умный дом».
Голосовое управление.
Работа двух или трех диммеров, расположенных в разных местах на один светильник.
Автоматическое поддержание уровня яркости по датчику освещенности.