Настройване на цвета в LED осветлението

С все по-голямото навлизане на LED осветлението и увеличаването на възможностите за неговото управление както на работното място, така и у дома, следващата стъпка е регулирането на цвета. Осветителните тела с нажежаема жичка бяха неефективни, но предоставяха цветове и “топлина”, която караше хората да се чувстват комфортно. Обикновено осветителните тела с технология LED се свързват с монотонно, макар и ефективно осветление.

Нови технологии обаче позволяват настройване цвета на LED светлинните източници - както по отношение на бялото, така и от гледна точка на цветовете, или и двете. Възможностите за регулиране на цветовете са почти безкрайни и това позволява настройване на цветната температура дори за най-специфичните приложения.

Междувременно полупроводниковите технологии за осветление (Solid-state lighting) са еволюирали по отношение както на по-качествената LED технология, така и на осветителните тела, които предоставят все по-висококачествено осветление с предпочитана от потребителя цветна температура.

Финото настройване на цвета на осветителните тела е много важно, за да се персонализират те за различните приложения. Цветът винаги е бил решаващ при избора на осветителни тела. И докато според някои експерти закупуването на LED осветителни тела означава компромис с качеството на цвета, това скоро ще се промени напълно.

Халогенните светлинни източници досега бяха гаранция за качество на цвета, но на практика множество LED продукти вече предоставят по-високо качество от халогенните, а най-новите технологии позволяват настройване на цвета с цел пресъздаване на естествено бяло, но и на ярки цветове според предпочитанията на потребителите.

Към момента наложилите се на пазара техники за настройване на цвета са три, като всяка от тях се отличава със свои особености и затова са приложими в различни сценарии: настройване от студена към топла светлина, настройване на бялото и настройване на цветовете.

Регулиране от студена към топла светлина
Настройването от студена към топла светлина най-много напомня за настройването на осветителните тела с нажежаема жичка, което позволява светодиодни източници да се използват в ресторанти и жилищни сгради, в които потребителите обикновено очакват и предпочитат познатото осветяване от източници с нажежаема жичка.

Когато източник с нажежаема жичка се включи с пълна мощност, жичката се нагрява до бяло, а съответстващата цветна температура е между 2700 K и 3000 K в зависимост от източника. Разбира се, при регулиране към студена светлина жичката се охлажда и цветовете на осветяването се променят от жълто към червено, колкото повече намалява светлината. Именно това осветяване се смята за по-топло и предпочитано за жилищни сгради, тъй като има успокояващ ефект.

Както стана ясно, описаната по-горе промяна в цветовете се прилага и е ценена особено в жилищни сгради, ресторанти и други сгради за релаксация и развлечения. За да се имитира поведението на източниците с нажежаема жичка, светодиодните източници с функция за настройване от студена към топла светлина могат да променят съответстващата цветна температура на светлинния източник в опит за пресъздаване цветната температура на осветителните тела с нажежаема жичка в цялата крива на димиране.

Осветителните тела, чиято съответстваща цветна температура може да се настройва от студена към топла, обикновено се нуждаят само от един компонент за управление. LED драйверът превежда зададените настройки в подходящата яркост и цветна температура. В LED осветителните тела с винтова резба, които разполагат с вградени драйвери, регулирането обикновено се извършва последователно или обратно фазово.

В LED осветителни тела, в които LED светлинният източник и драйверът са отделени, методът на управление може да включва фазово регулиране, включително 0-10-волтово аналогово управление, както и цифрови системи за управление, сред които DALI и DMX.

Чрез цифрова система за управление електрическото свързване и управлението може да се извършват отделно, а осветителните тела могат да се групират и разпределят в зони чрез софтуер без необходимост от промяна на фазовото свързване.

Обърнете внимание, че симулираното димиране към топла светлина на LED светлинните източници може да не съвпада напълно с това на наличните досега осветителни тела с нажежаема жичка и може да се различава в продуктите на отделните производители. Стойностите зависят от архитектурата на LED светлинния източник, включително от използваните светодиоди и работата на драйверите (управлението на различните съответстващи цветни температури или цветни светодиодни ленти).

Настройване на бялото
Настройването на бялото е втората широко разпространена техника за настройване на цвета. Възможността за отделно настройване на съответстващата цветна температура на бялото означава възможност за настройване на цветната температура на осветителните тела спрямо предпочитаната от потребителя цветна температура.

В миналото изборът на цветна температура се извършваше заедно с избора на осветителното тяло. Ако осветителното тяло бе със съответстваща цветна температура 3500 K, тя не можеше да се промени, дори и при поставянето на осветителното тяло на определено място тя да изглеждаше съответно по-топла или по-студена от първоначалната.

Нови проучвания за това как се отразява светодиодното осветление върху здравето, комфорта и продуктивността на потребителите сочат, че възможността за промяна, или настройване на цветната температура на светлинните източници в съответствие с нуждите за всяко приложение, събитие или според предпочитанията на потребителите, е изключително полезна.

На пазара са налични нови решения за регулиране на цветната температура - например от 2500 K до 5000 K. Приложенията с възможност за регулиране на бялото използват LED драйвери и светлинни източници по разнообразни начини с цел независимо управление както на цветната температура, така и на яркостта на осветителното тяло.

На проектантите и фасилити мениджърите вече няма да им се налага да се примиряват с различна цветна температура дори след монтирането им или в резултат на промени в интериорния дизайн и използването на сградите. В някои приложения настройването на бялото може да осигури топло димиране, като едновременно с това предоставя допълнителна гъвкавост, когато е необходимо.

Функцията за настройване на бялото е присъща предимно на LED осветителните системи, макар че и някои LED осветителни тела с винтова резба, като например управляваните безжично, може да разполагат с нея. Два са основните типове осветителни тела с функция за настройване на бялото - системи с два отделни LED светлинни източника и различни съответстващи цветни температури и такива с отделни функции за управление на яркостта и цвета.

Системи с два отделни светлинни източника и различни съответстващи цветни температури
Първият метод за настройване на бялото се състои от отделно управление на две различни цветни температури (например 3000 K и 5000 K). Относителната яркост на двата светлинни източника определя съответната цветна температура на системата, както и нейната яркост.

Цветната температура на осветителната система може да се настройва в границите, зададени от цветните температури на отделните LED светлинни източници. Това може да се осъществи чрез два димируеми LED драйвера, всеки от които има собствен метод на управление. Методът на управление може да бъде фазов (0-10 V) или цифров.

За този тип управление са необходими допълнителни усилия както за поддържане на цветната температура при промяна на нивата на осветеност, така и за поддържане на нивото на осветеност при промяна на цветната температура. И в двата случая е необходимо програмиране на потребителските профили, или сцени на димиране, в противен случай на потребителя ще се наложи да регулира нивото на осветеност, докато то съвпадне с това на желаната яркост и цвят.

Някои драйвери и/или осветителни тела, които принадлежат към полупроводниковите технологии за осветление, разполагат с вградена поддръжка на конфигурация за профили на димиране.

Отделно управление на яркостта и цветната температура
В по-сложните осветителни системи някои осветителни тела разполагат с отделно управление на яркостта и цветната температура. Този тип регулиране на бялото използва едно управление на яркостта и още едно - на цветната температура. Този метод изключително улеснява както монтирането на системата, така и работата с нея. Методите за управление на тези осветителни системи обикновено включват аналогови (0-10 V) или цифрови контроли.

За използването на отделното управление е необходим драйвер, който може динамично да смесва мощността си чрез два или повече цветни канала, за да генерира нужната яркост или цвят. Както стана ясно по-горе, този метод значително улеснява монтирането на системата и работата с нея за сметка на факта, че самият драйвер е по-сложен.

Настройване на цветовете
Напоследък на пазара все повече навлизат и осветителни системи с възможност за регулиране на цветовете. Първоначално използвано почти само в театралното осветление, този тип регулиране вече се използва за създаване на театрален ефект в търговски и жилищни сгради.

Производители на продукти както за жилищно осветление, така и за търговски сгради, вече осигуряват функция за регулиране на цветовете.
Този тип променящо цвета си осветление се отличава от регулирането на бялото или настройването от студена към топла светлина, тъй като не взема под внимание само цветната температура на бялото, а на всички цветове във видимия спектър, и най-често се осъществява чрез смесване на няколко светодиода с основни цветове.

Често се дава за пример управлението на червеното, зеленото и синьото (RGB). За да се осигури по-фин диапазон на управление на цветовете, се включват допълнителни светодиоди с кехлибарено (RGBA) и бяло (RGBW).

Невинаги регулирането на цветовете се използва само при необходимост от увеличаване на тяхната наситеност. Чрез регулиране на цветовете може да се пресъздадат цветовете на разнообразни типове осветителни тела, сред които такива с функция за топло димиране и регулиране на бялото.

Регулирането на цветовете се използва и за настройване на предпочитан цвят на продукти в търговската верига, например на плодове. Също така, проектантите на осветителни системи може да предпочетат да придадат творчески вид на пространство със смесена употреба. Например, осветително тяло с цветна температура 3500 K може да се използва за осветяване на работно място, басейн, по-червеникава светлина може да е подходяща за коридор, а лилавееща - за стена във фоайе.

Регулирането на цветовете може да осигури също по-ефективно в енергийно отношение осветяване нощем, когато пресъздаването на цветовете не е толкова важно. И не на последно място, този метод се използва често в приложения с много динамична промяна в осветяването и включва контролери с разширени функции, които интерпретират цифрови сигнали и регулират тока, захранващ отделните светодиоди.

Еволюираща индустрия
Настройването на цвета в LED осветлението е нова и вълнуваща тенденция в индустрията, произвеждаща продукти за управление на осветлението. Еволюцията на LED технологията създава безброй възможности за проектантите, които вече могат да разработват уникални и атрактивни технологии.

Следва производителите, които предлагат широк набор от решения и разполагат с големи ресурси, да помогнат тези решения да навлязат на пазара, а партньорства между производителите на осветителни тела ще позволят да се детайлизират контролите и осветителните тела и да се тестват заедно, за да предоставят висококачествено димиране и висока ефективност.

Избор на подходящата цветна температура на LED тела
LED осветлението има редица предимства и предлага функции, които осветителните технологии в миналото бяха затруднени или не можеха да предложат. Известни са голяма част от предимствата на LED осветлението, сред които по-ниската консумация на енергия и ценовата ефективност, по-високата издръжливост и по-ниските работни температури.

Друга функция, която носи значителни ползи както по отношение на външния вид на LED осветлението, така и по отношение на неговата ефективност сега и в бъдеще, е цветната температура.

Скалата за измерване на цветната температура
Използваният в осветителната индустрия термин е съответстваща цветна температура. Съответстващата цветна температура означава цвета на светлината, излъчвана от светлинен източник, и за изчисляването й се използва скалата на Келвин (единица от международната система за абсолютна температура).

Съответстващата цветна температура описва относителния цвят на бял светлинен източник и показва дали той е по-жълтеникав или златист (“топъл”), или по-синкав (“студен”) от гледна точка на съществуващите оттенъци на бялото. Хората разпознават като “топла” или “студена” бялата светлина на някои флуоресцентни и други светлинни източници - те имат силно отличаващи се цветни температури.

Така например осветителното тяло с “топла” бяла светлина често има цветна температура 3000 K и хвърля по-оранжевееща или червеникава светлина върху обектите. Тъй като обикновено определяме като топли червените или оранжевите обекти, тази светлина се описва като топла, макар и тя да има по-ниска температура по скалата на Келвин.

За сравнение, осветително тяло със студена бяла светлина има цветна температура 4100 K, по-висока по скалата на Келвин. Тази температура е в долната граница от диапазона на синия цвят, сходен с леда, затова я определяме като студена.