Ako funguje stmievač LED
Často sa nás pýtajú na tému „stmievanie LED žiaroviek a LED pásikov“. Preto sa v tomto článku chceme venovať trochu podrobnejšie. Chceme sa vyhnúť tomu, aby to bolo príliš technické. Pre tých z vás, ktorí chcú získať hlbšie znalosti elektronického pozadia, odporúčame nasledujúce webové stránky:
V tomto článku nájdete výňatok z nášho výberu produktov.
Aké typy stmievania existujú?
Technológia stmievania bola založená na striedavom prúde/napätí (AC)
- ohmickí (R - odpor) spotrebitelia
- indukčných spotrebiteľov (L-cievka)
- kapacitné spotrebiče (C - kondenzátor)
LED je naopak jedna s Jednosmerný prúd/napätie prevádzkovaný polovodičový prvok. Signály z existujúcich stmievačov sa preto používajú na stmievanie LED diód s cieľom prispôsobiť nelineárnu charakteristiku prúdového napätia elektronickými obvodmi.
Existujú rôzne typy a možnosti stlmenia:
Regulácia napätia cez a meniteľný odpor
Ovládateľný záťažový rezistor (sériový rezistor) je jednoducho zapojený do série s lampou. Týmto spôsobom je možné jas regulovať nepretržite od 0 do 100 percent. Čím viac napätia kleslo cez rezistor, tým viac by sa stlmilo. Napriek tomu by bol tento princíp pre prax úplne nevhodný, pretože má jednu veľkú nevýhodu. Nastaviteľný odpor by sa počas prevádzky veľmi zahrial a vrátane opatrení potrebných na rozptýlenie tohto tepla by sa nikdy nemohol integrovať do obvyklého formátu stmievača. Táto metóda by navyše bola úplným mrhaním energie, pretože zbytočné teplo generované stmievačom by sa doslova „spálilo“ a bolo by ho treba zaplatiť z účtu za elektrinu.
Stmievanie pomocou Pulzujúce alebo s Vibračné balíčky
Aby sa zabránilo vyššie uvedenej nevýhode vysokej spotreby energie sériových rezistorov, nie sú pri stmievaní pomocou impulzov do svietidla vedené všetky sínusové oscilácie striedavého prúdu. Toto dáva čistú sínusovú osciláciu a ušetrilo by to energiu a stlmilo by ju to, pretože nie všetka elektrická energia by sa dostala do žiarovky. Nevýhodou tejto metódy je, že neustále zahrievanie a chladenie vlákna spôsobuje blikanie, takže nie je možné jemné stmievanie.
Stmievanie pomocou Fázové riadenie
Pri princípe fázového riadenia je každá polovlna (pozitívna aj negatívna) na začiatku vyrezaná, takže sa energicky využíva iba zadná časť vlny. Tok prúdu je riadený takzvaným triakom (antiparalelné spojenie dvoch tyristorov). Stmievač alebo triak blokuje tok prúdu do žiarovky, kým nedostane zapaľovací impulz. Od tohto okamihu (tejto „fázy“ signálu striedavého prúdu) je spotrebiteľ napájaný energiou až do ďalšieho prechodu nulou. Čím neskôr sa triak zapáli, tým nižšia je priemerná sila. Vďaka svojej extrémne nízkej disipácii energie je stmievač na prednej hrane najbežnejšie používaným stmievacím obvodom. Tento typ obvodu sa nedá použiť na kapacitné (C) zaťaženie, pretože by tu tiekol extrémne vysoký prúd v dôsledku náhleho zvýšenia napätia .
Stmievanie pomocou Živé ovládanie sekcie
Riadenie fázovej časti je opakom riadenia brány. Prúd sa zapne okamžite po prekročení hodnoty striedavého napätia na nulu. Len čo sa dosiahne požadovaný výkon, sínusová vlna sa preruší a prúd sa preruší. Tento typ obvodu nemožno použiť na indukčné (L) zaťaženie kvôli špičke napätia pri vypnutí prúdu.
Stmievanie pomocou Fázový rez- a Kontrola sekcie
Tento princíp predstavuje kombináciu dvoch predchádzajúcich metód. Kvôli vyššiemu rozptylu výkonu a neexistujúcej možnosti prepínania indukčných aj kapacitných záťaží sa toto riadenie v praxi nepoužíva.
Stmievanie pomocou IPS
Tu sa používa princíp fázového riadenia a fázového riadenia v kombinácii. Pojem „IPS“ zaviedol výrobca. Na rozdiel od pôvodného fázového riadenia už zapínanie a vypínanie nie je náhle, ale prostredníctvom IGBT (bipolárny tranzistor Isolate Gate). Tak sa vytvorí pomaly stúpajúca alebo klesajúca rampa. Verzie tohto univerzálneho stmievača sú k dispozícii ako fázové riadenie, tak aj fázové riadenie.
Stmievanie pomocou Pulzná šírková modulácia (PWM)
S pulznou širokou moduláciou, v nemčine modulácia šírky impulzu, krátka PWM, zdroj energie sa zapína a vypína prostredníctvom signálu PWM s nízkou frekvenciou. Upozorňujeme však, že ovládač LED sa nemôže okamžite prepnúť, čo má dva dôsledky. Pri zapnutí existuje určitý reakčný čas, kým nie je prítomný výstupný prúd, a pri vypnutí dôjde k oneskoreniu, pretože výstupné kapacity musia byť stále vybité cez obvod LED. Pomocou princípu PWM je možné riadiť typy záťaže R a L z hľadiska výkonu. Sínusová krivka tu zaisťuje, že prúdový tok sa mierne zvyšuje a znižuje v súlade s tvarom sínusu, čím sa eliminujú harmonické harmonické. Týmto spôsobom sú žiarovky obzvlášť chránené. Tento princíp má bohužiaľ tú nevýhodu, že pri stmievaní LED môže dôjsť k vysokofrekvenčnému blikaniu. To môže viesť k interferencii s inými diskontinuálnymi zdrojmi svetla, ako je televízor alebo počítačový monitor, a spôsobiť stroboskopické efekty. Existuje tiež riziko epileptických záchvatov a bolesti hlavy.
Stmievanie pomocou Systém riadenia 0-10 voltov
Tieto systémy sú založené na osvedčenom priemyselnom štandarde pre elektronické predradníky podľa IEC 60929. Aj keď sa používajú hlavne v energetickom manažmente, napríklad spolu so senzormi pohybu alebo denného svetla, sú vhodné aj na riadenie LED diód. Regulátory 0-10 voltov sú izolované od živých káblov, a preto sa ich dá bez nebezpečenstva dotknúť a jednoducho zapojiť.
Stmievanie pomocou Systém DALI
Protokol rozhrania digitálneho adresovateľného osvetlenia bol pôvodne vyvinutý v Európe, ale v súčasnosti sa používa na celom svete. Pretože umožňuje digitálne riadenie jednotlivých svietidiel a tým vysoký stupeň jemnosti ovládania, často sa používa v komerčne používaných budovách alebo bohatých domácnostiach. Na ovládanie LED diód DALI potrebujete LED budiče alebo predradníky, ktoré dokážu túto technológiu spracovať.
Stmievanie pomocou DMX riadiaca jednotka
S DMX ovládacími zariadeniami môžete ovládať 512 rôznych funkcií. Funkcie ovládania DMX sú založené na kanáloch, ako sú jas (stmievač), farba alebo smer svetla (otáčanie a nakláňanie). Signál je vhodný najmä na riadenie a stmievanie aplikácií RGB-LED, pretože tieto využívajú vysokú rýchlosť a počet kanálov.
Stmievanie pomocou KNX
KNX je systém zbernice pre automatizáciu budov a používa sa na inteligentné sieťovanie širokej škály elektronických spotrebiteľov. Osvetlenie, tienenie, kúrenie, klimatizácia, ventilácia, alarm, informácie, diaľkový prístup, centrálne ovládanie domu a oveľa viac je možné ovládať pomocou KNX. prepojené integrované. Príklad: Namiesto svetelného spínača sa príkaz na zapnutie osvetlenia vydáva kumulatívne pomocou senzorov. Za súmraku meria svetelný senzor zníženie intenzity svetla v miestnosti. Preto vydá príkaz zapnúť stropné svetlá. Mohol tiež nechať nepretržite svietiť stropné svetlá. Keď slnko úplne zapadne, lampa svieti s maximálnym jasom. Vďaka tomuto nepretržitému stmievaniu bude miestnosť neustále osvetlená. Ak je v miestnosti viac stropných svietidiel, je možné naprogramovať rôzne svetelné scenáre za predpokladu, že každé jednotlivé stropné svietidlo bolo pripojené osobitne pomocou akčných členov.
Ako sú LED diódy tlmené?
Aby bolo možné riadiť jas LED diódy riadeným spôsobom, musí byť zmena prúdu presne založená na nelineárnej charakteristike prúdového napätia svetelnej diódy. LED dióda je dióda a spočiatku reaguje len minimálne alebo vôbec, keď sa napájacie napätie zvýši. Iba pri dosiahnutí dopredného napätia prudko stúpa prúd a tým aj svetelný výnos. Stmievanie rovnakým spôsobom ako žiarovka by preto muselo viesť k úplne odlišnému vzájomnému vzťahu medzi vstupnou premennou (poloha ovládacieho potenciometra) a výstupnou premennou (výstup LED).
V praxi sa preto jas LED osvetlenia obvykle neriadi priamo opísaným stmievacím procesom. Namiesto toho sa v moderných stmievateľných napájacích zdrojoch LED prevádza signál z fázového riadenia na riadiaci prúd pomocou vyhodnocovacieho obvodu, ktorého úroveň určuje jas LED. Tento jednosmerný prúd je v priebehu času konštantný a je odpojený od sieťovej frekvencie. Preto nemôže ani dôjsť k zvlneniu intenzity svetla. Tento funkčný princíp platí aj pre pulzne šírkovú moduláciu (PWM).
V súvislosti so stmievaním LED je potrebné dodržiavať nasledujúce:
- DC stmievanie mení farbu svetla LED - t.j. farba svetla vo farebnom trojuholníku je často posunutá do červenkastej farby
- Stmievanie zlepšuje účinnosť LED - s poklesom teploty spoja v dôsledku nižšieho prietoku prúdu sa účinnosť zvyšuje
- Stmievanie zlepšuje životnosť LED - pretože sa prevádzkuje pri nižšej teplote, životnosť LED sa zvyšuje
V akom rozsahu stmievania by malo svietidlo fungovať?
Žiarovka sa dá stlmiť pod intenzitu svetla jedného percenta vnímaného svetla. To je dosť na to, aby bolo možné vidieť žiarivý oranžový drôt v žiarovke voľným okom. Na druhej strane LED žiarovky dosahujú rôznu intenzitu osvetlenia: Napríklad jednu LED žiarovku je možné stlmiť na približne 50 percent vnímaného svetla, zatiaľ čo inú možno stlmiť na 10 percent. Výsledkom je, že nie každá LED je vhodná pre každú aplikáciu.
Pri výbere LED je potrebné poznamenať, že výrobcovia LED zvyčajne neuvádzajú rozsahy stmievania svojich výrobkov z hľadiska vnímanej intenzity svetla, ale skôr z hľadiska intenzity meraného svetla. Je to dôležité vedieť, pretože ľudské oko pracuje logaritmicky. Je to tak preto, lebo na jednej strane musia byť ľudia schopní zaobchádzať s veľmi jasným svetlom, ako je to napríklad za slnečného letného dňa. Tu sme rýchlo na úrovni 100 000 luxov. Na druhej strane je možné, aby sme videli za mesačného svetla, čo zodpovedá asi 0,25 lx.
Preto zvyčajne vnímame svetelné zdroje ako jasnejšie, ako naznačujú etikety na obaloch. Napríklad namerané svetlo 20 percent zodpovedá 45 percentám vnímateľnej intenzity svetla. Aby sa zabránilo zlým nákupom, môže pomôcť nasledujúci vzorec: Vnímaná svietivosť svetelného telesa sa rovná druhej odmocnine nameranej svietivosti: Príklad √0,2 = 0,45.
Stmievanie teplej bielej, studenej bielej a RGB alebo RGBW LED pásikov
Na stlmenie LED pásikov z LED Universum ponúkame rad infračervených a rádiových ovládačov, ktoré môžete pohodlne ovládať pomocou LED diaľkového ovládača alebo prostredníctvom aplikácie v mobilnom telefóne. Ak chcete integrovať naše LED pásy do zložitejších ovládacích prvkov, ako sú DALI, DMX alebo KNX, kontaktujte náš technický zákaznícky servis.
Čo treba brať do úvahy pri stmievačoch 230V:
Nie všetky svetelné zdroje je možné ovládať pomocou každého stmievača. Pri nákupe je potrebné dodržiavať nasledujúce body, aby sa zabezpečila čo najväčšia kompatibilita.
Pracovný priestor:
Mnoho stmievačov pracuje v konkrétnej pracovnej oblasti, ktorá je príslušne špecifikovaná. Existujú dva záznamy týkajúce sa pracovnej oblasti:
1. Rozsah stmievania:
Často sa uvádza v percentách ako rozsah. Napr. 0% - 100%. To znamená, že pripojený svetelný zdroj je možné stlmiť od 100% maximálneho jasu po 0% jasu. Táto informácia má zmysel iba v súvislosti s príkonom.
2. Príkon:
Príkon vám napovie, aký výkon dokáže stmievač. Spravidla sa uvádzajú aj dve hodnoty. Maximálny výkon aj minimálny výkon. Napr. 50W - 300W. Maximálny výkon označuje, koľko wattov môže bežať cez stmievač. Celkový výkon všetkých žiaroviek riadených stmievačom by nemal presiahnuť maximálny výkon. Minimálny výkon označuje príkon, do ktorého je možné stmievač stlmiť. S rozsahom stmievania 50W - 300W je možné pripojiť žiarovky s maximálnym celkovým výkonom 300W, ktoré je možné stlmiť až na 50W. Na ovládanie LED svetelných zdrojov je vždy vhodné zvoliť stmievač s minimálnym výkonom 0 W, aby bolo možné skutočne stlmiť svetelné zdroje na stanovený rozsah stmievania 0%.
Výstava:
LED diódy premieňajú elektrinu na svetlo pomocou polovodičového materiálu. Táto metóda generovania svetla je veľmi efektívna a zaisťuje, že aj nízke prúdy sú dostatočné na to, aby LED svietili. Preto je vhodné používať stmievače iba pre LED žiarovky, ktoré majú správnu expozíciu, a tým úplne oddelia žiarovku od vedenia. V prípade stmievačov, ktoré stmievajú až na 0% a nie sú vybavené dodatočnou vypnutou polohou, sa vypínajú elektronickým komponentom. To však úplne nezablokuje vedenie, ale stále umožňuje prechod nízkych zvodových prúdov. Tieto nízke prúdy zaisťujú, že svetelný zdroj LED stále mierne svieti. Žiara zvyčajne nie je viditeľná, pokiaľ stále existuje okolité svetlo z iných svetelných zdrojov alebo z bežného denného svetla, ale je ho viditeľné v noci.
Typ stmievania:
Pri stmievačoch striedavého prúdu existujú tri bežné spôsoby stmievania žiarovky:
- Stmievanie fázovej časti
- Stmievanie prednej hrany
- Stmievanie pomocou impulzov
Tieto varianty stmievania sú zhrnuté pod anglickým výrazom TRIAC. Väčšina komerčne dostupných stmievačov (napr. Od spoločností Gira, Siemens, Busch-Jäger, Eltako, ELV alebo Mertens) môže implementovať všetky tri varianty stmievania. Pri nákupe by ste sa mali ubezpečiť, že lampa a stmievač dokážu spracovať aspoň jeden proces stmievania rovnakým spôsobom.
Poznámka: Pre žiarovky na jednosmerný prúd sú iné metódy, ako napríklad impulzná šírková modulácia (PWM), stlmené.
Účinky pri stmievaní:
To, či sú žiarovka a stmievač v konečnom dôsledku kompatibilné a či je možné dosiahnuť dobré výsledky stmievania, sa nedá presne určiť na 100%, a to aj napriek porovnaniu špecifikácií stmievača a LED žiarovky. Stmievače a žiarovky sa často musia vyskúšať spoločne. Pri prevádzke zdroja svetla LED so stmievačom sa môžu vyskytnúť nasledujúce javy:
- LED svetelný zdroj bliká, keď je stlmený (efekt aliasingu):
Pri stmievaní sa mení sínusová krivka striedavého prúdu. Táto zmena za chvíľu vytvorí prevádzkový stav, ktorý elektronika svetelného zdroja LED nedokáže spracovať. To vedie k blikaniu. PO nastavení požadovanej hodnoty stmievania sa LED svetlo neustále rozsvieti na požadovanú úroveň jasu.
- Pri určitej úrovni stmievania LED svetelný zdroj bliká alebo úplne zhasne:
Stmievače a žiarovky nie sú úplne kompatibilné. Stmievač sa dá stlmiť na oblasť, ktorú lampa nedokáže spracovať. Môže to byť spôsobené napríklad nekompatibilnými metódami stmievania alebo príliš stmievaním. K tomu dôjde, keď svetelný zdroj nemožno stlmiť na 0%. Ďalšou príčinou môže byť modifikácia sínusoidy. Pri stmievaní fázových segmentov je časť sínusovej krivky „odrezaná“. Toto cielené prerušenie napájania znižuje priemerný zdroj napájania žiarovky. Lampa môže začať blikať, ak je „odrezaná“ oblasť príliš veľká.
Tento efekt sa môže vyskytnúť aj pri páčkových prepínačoch alebo spínačoch svetiel s kontrolkami LED, ktoré sa rozsvietia pri vypnutí, aby indikovali polohu spínača svetiel.
(Zdroje: Wikipedia, svetelná technológia od Herberta Bernstädta, prax v elektronike, LED vesmír)
Lampa je vypnutá, ale pravidelne bliká