Димиране на LED осветление

Съществуват различни подходи към димирането на LED осветителни системи. Сред тях са използването на димери за фазово регулиране, технологии за димиране с дигиталния адресируем осветителен интерфейс (DALI), контрол тип 0-10 V, както и интегрирането на LED драйверите в централизирани платформи за сградна автоматизация като KNX, EnOcean и др.

Фазово регулиране
Повечето стенни фазови регулатори изискват един или два проводника (в допълнение към ел. проводника за заземяване): един за входящо и един за изходящо свързване. Такива двупроводни димери се свързват изключително просто - като обикновен ключ в стената.

Линейният проводник се свързва към мрежовото променливотоково напрежение и захранва както димера, така и светлинния източник. Другият проводник захранва само светлинния източник. Повечето товари в променливотокова електрическа верига, включително всички светлинни източници, са свързани между входящия напреженов проводник и неутрален проводник, което осигурява обратен път за тока, доставен до товара.

Ключовете и двупроводните димери са изключения от това правило, тъй като са свързани между източника на входящо напрежение и този на изходящото напрежение, вместо между входящото напрежение и неутралата. Такава конфигурация се оказва по-сложна при опит да се захрани някоя от вътрешните електрически схеми в димера и той да остане синхронизиран с входящото променливотоково напрежение.

Когато димерът работи, той може единствено да черпи захранване за вътрешните си електрически схеми по време на фазовия полупериод на напреженовия сигнал. Въпреки че един базов димер не изисква голямо захранване, може да се окаже предизвикателство за двупроводните димери да осигурят достатъчно захранване за допълнителни функции и устройства като нощни светлини, индикатори за светлинно ниво или безжични устройства.

Когато димерът е изключен, серийната конфигурация предизвиква усложнения за димерите, които все още имат нужда от захранване на вътрешните електрически схеми. Тъй като единственият път за електрическия поток е през товара, електрическата схема на димера трябва да получи необходимото захранване, без това да доведе до включване на осветителните товари.

Трипроводните димери изискват трети проводник, който обикновено е неутрала. Наличието на такава възвратна електрическа верига улеснява димера да захрани вътрешната си електрическа схема и да остане синхронизиран с входящото променливототоково напрежение. Трипроводната конфигурация се предпочита за по-високоефективни стенни димери, както и за такива с усъвършенствани функции.

Управление тип 1-10 V
Една от най-често срещаните форми на LED димиране е управлението тип 1-10 V. То е много сходно с директния подход, описан по-горе, с изключение на това, че драйверът използва 1-10 V аналогов сигнал, който идва от мултиканален димер, за да определи необходимата сила на светлината.

Такъв димер разполага с вградено реле, което прекъсва веригата, а множество драйвери контролират силата на един светлинен източник. Сред предимствата на този метод е липсата на променливи съставки в тока, които по принцип могат да повлияят на работата на други устройства, свързани към електрическата мрежа. Основните недостатъци са нелинейното (макар и слабо) регулиране и възможните леки промени на цвета на светлината.

ШИМ управление
Регулирането на светодиодни осветители чрез широчинно-импулсна модулация (ШИМ) представлява подаване на LED модула на напрежение с формата на правоъгълни импулси, които непрекъснато го включват и изключват. За окото светлината не е мигаща, тъй като честотата на импулсите е поне няколко стотици Hz.

Интензитетът й е точна линейна функция на коефициента на запълване на импулсите, към което предимство се прибавя липсата на промяна на цвета на светлината по време на димирането. Недостатъци са сравнително малкият к. п. д. и възможността за създаване на смущения по електрическата мрежа поради импулсите, за чието намаляване е необходимо усложняване и оскъпяване на блока. Полезно е да се има предвид, че значителна част от блоковете са с възможност за аналогово и ШИМ регулиране, като потребителят решава кое да използва.

Този подход е особено подходящ за приложения, в които се изисква максимална ефективност, тъй като повечето светодиоди имат върхови стойности на ефективността си (излъчваната при определен ток светлина), когато работят близо до максимално допустимите си параметри.

Цифрово регулиране
Първият цифров интерфейс за регулиране на светлинния интензитет е DMX512. Той осъществява еднопосочна връзка от управляващото устройство към лампата, като използва логическите нива и кабелите на интерфейса RS-485. Скоростта на предаване е 250 kbps. Към един управляващ блок могат да се свържат до 512 димера, които осигуряват 256 стойности на силата на светлината.

Самите импулси са в пакети от 513 байта и един пакет се предава за 23 ms, т.е. смяната на интензивността на светлината може да се прави около 44 пъти в секунда. За употребата на DMX512 е необходима отделна управляваща линия от три проводника - два за предаване на импулсите и един нулев (маса).

Обикновено се използва 5-жилен кабел - две двойки и маса. Всеки димер е с две гнезда за вход и изход, като входът на всеки се свързва към изхода на предния, а на изхода на последния трябва да се постави специален накрайник, съдържащ резистор 120 ома.

DALI
При интерфейса DALI всяко светодиодно осветително тяло притежава собствен адрес, на който получава задание за определена задача и, съответно, по интерфейсната линия връща обратно информация за състоянието си. Броят на индивидуалните адреси е ограничен до 64, т.е. съответно до 64 броя осветители.

Стандартът предполага обединяването на тези 64 адреса в 16 групи с цел по-лесно и по-удобно въвеждане на конкретния светлинен сценарий. Тъй като всяко осветително тяло притежава индивидуален адрес, то може да излъчва светлинен поток независимо от другите тела в осветителната система.

Мрежово LED димиране
Всички големи производители на KNX устройства вече включват LED съвместимостта в базовите характеристики на универсалните линии димери, които предлагат, но не всички я поддържат в една и съща степен. Някои димери се разработват за специфична гама лампи или осветителни тела, други пък са предназначени за по-широка употреба на пазара.

При такъв богат избор от опции е трудно да се каже със сигурност кое е най-доброто решение, тъй като всеки осветителен проект е различен, както са различни и изискванията на клиентите и дизайнерите.

Запознаването с отделните възможности и оценяването на най-добрите комбинации от димери, драйвери, захранвания и LED осветители, заедно с тестването на практика на тези комбинации, е най-добрият подход към осигуряване на оптимални резултати.

Според специалистите най-важното нещо, за което трябва да се внимава при избора на димер, е пусковият ток, който се генерира при включване на LED осветителя. Класическият начин за защита е чрез стопяем предпазител, но повечето съвременни димери разполагат с електронна защита, която в зависимост от модела действа по два начина.

Единият е автоматично намаляване на мощността на лампата и, съответно, силата на светлината, докато температурата на димера намалее под определена стойност. Другият тип защита е нулиране на напрежението на лампата и автоматичното му възстановяване при охлаждане на димера.

Друго съображение по отношение на димирането на светодиодни осветители е излъчваната видима светлина в кривата на димиране. Някои светодиоди ще могат да бъдат безпроблемно димирани до 1% от силата на светлината, докато други - само до 50% от силата, като по-надолу ще излъчват равна светлина. Специалистите съветват винаги първо да се тества предлаганата комбинация от димер и LED осветител.