Регулятор яркости ламп накаливания 220 в: характеристики, принцип работы и схема диммера

Устройство и виды

Сегодня в продаже можно найти большое количество диммеров для различных осветительных приборов. Одним из самых дешевых и простых принципов работы является устройство, регулирующее яркость ламп накаливания. Дело в том, что лампа – это простейший осветительный прибор.

Лампа накаливания использует свойства определенного типа материала излучать свет при нагревании. Чтобы это излучение было видимым, температура тела должна превышать 570 °C (красный спектр). Нагревание вещества достигается путем пропускания через него электричества. Поэтому в качестве источника излучения необходимо использовать тугоплавкий проводник, сопротивление которого току позволит преобразовать электрическую энергию в свет. Всеми этими свойствами обладает вольфрам, который используется в качестве нити накала.

Рабочая температура вольфрама достигает 2000–2800 °С, из-за чего спектр излучения лампы сдвинут в сторону желтого цвета. При таких температурах вольфрам окисляется, поэтому, чтобы избежать процесса окисления, нить накала помещают в вакуумированную колбу, наполненную инертным газом. Используемый газ — азот, аргон или криптон.

Принцип работы диммера для ламп накаливания основан на изменении степени нагрева вольфрамовой нити накаливания в лампочке. Это достигается за счет регулирования тока, проходящего через световой блок. Эти элементы управления называются диммерами. Их разные виды можно найти в специализированных торговых точках, торгующих осветительной техникой, но при желании диммер можно сделать и своими руками. Простая конструкция позволяет собрать и подключить устройство самостоятельно даже людям, не обладающим специальными техническими знаниями.

Принцип действия

Своим названием диммер обязан английскому слову dim, которое переводится как «темнеть». В его основе лежит регулятор электрической мощности. Самый простой тип — реостат, но для изменения яркости приборов он не применяется из-за низкого коэффициента полезного действия (КПД). Другой тип – автотрансформатор. Однако большие размеры и внушительный вес делают использование автотрансформатора нецелесообразным.

Развитие полупроводниковых приборов позволило использовать новые технологии управления освещением, работающие по принципу преобразования частоты. Поэтому диммеры для ламп накаливания делятся на два типа:

• аналог;
• цифровой.

Принцип аналогового устройства основан на извлечении энергии из осветительного прибора путем изменения сопротивления линии. Например, с помощью реостата, представляющего собой переменный резистор, изменяется сопротивление в цепи с включенной лампочкой. Для этого в цепь накала последовательно включается переменный резистор. Увеличение сопротивления приводит к уменьшению тока, подаваемого на лампу, а значит, нить накаливания меньше нагревается и свечение становится слабее. Однако при таком подходе энергопотребление не снижается; часть его выделяется на реостате, что приводит к нагреву.

Недостатки использования аналоговых регуляторов практически полностью решены в цифровых устройствах. В их основе лежит принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который позволяет управлять подачей питания на нагрузку. Это достигается за счет изменения длительности импульсов на определенной частоте сигнала. Для этого используются переключающие элементы, собранные на транзисторах, работающих в импульсном режиме, и генератор – ШИМ-контроллер. Задача последнего — управлять электронными ключами.

В закрытом состоянии ток через ключ очень мал, а значит, потребляемая мощность незначительна. В открытом состоянии, несмотря на большой ток, сопротивление также невелико, а тепловые потери незначительны. Наибольшее количество тепла выделяется в момент смены ключа. Изменение светосилы осветителя зависит от периода времени и скважности импульса сигнала, при этом значение тока остается постоянным.

Характеристики и возможности

использование диммеров имеет ряд преимуществ по сравнению с простым включением и выключением света. Во-первых, это дополнительный комфорт, во-вторых, экономия электроэнергии. Современные устройства позволяют менять освещение, не прикасаясь к выключателям света, благодаря возможности использования пульта дистанционного управления. Можно выделить следующие основные преимущества:

• повышение энергоэффективности освещения;
• даже включать и выключать свет;
• продлить срок службы осветительных приборов;
• работа светильников по запрограммированному алгоритму.

Сегодня производители предлагают устройства, различающиеся типом, ценой и набором дополнительных функций. Но есть и недостатки. Прежде всего, они чувствительны к перегреву, поэтому не рекомендуется устанавливать их в помещениях с повышенной температурой. Кроме того, из-за особенностей работы устройства возникают радиоимпульсы, которые могут стать источником помех.

Следует знать, что лампы накаливания не имеют ни индуктивности, ни емкости. Это единицы инерции. Это означает, что при уменьшении энергопотребления изменяется цветовая температура света. От желтого спектра оно смещается в сторону красного излучения. Освещение малой мощности может быть некомфортным, поэтому некоторые производители встраивают в свои агрегаты порог отключения. При достижении определенного значения лампа сразу выключается. К основным особенностям устройства относятся:

1. Власть. Этот параметр показывает максимальную мощность светильника, которую можно подключить к диммеру. При покупке нужно выбирать устройство с показателем, превышающим на 15-20% мощность нагрузки, планируемую к подключению. Это убережет устройство от перегрева и выхода из строя.
2. Степень защиты. Электроприбор должен иметь класс защиты. Минимальный класс должен соответствовать стандарту IP20.
3. Материал контактной группы. Лучше всего, если будут использоваться медные контакты, но часто применяют сплав.
4. Тип управления. Он может быть поворотным, кнопочным, сенсорным или дистанционным.
5. Тип установки. Такие устройства могут быть встроенными или внешними. Устройство первого типа предназначено для установки вместо выключателя света. Устройства второго типа подключаются к розетке 220 Вольт и имеют собственную розетку, к которой подключается лампа напрямую.

На тиристорах

Эта модель тиристорного диммера в принципе идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей тиристора такое электронное устройство удобнее устанавливать на каждую полуволну синусоиды напряжения.

Пример такой схемы диммера показан на рисунке ниже:

Схема тиристорного регулятора

Начнем анализ работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор С1 заряжается через цепь с токоограничивающими резисторами R3 – R4 – R5. Когда заряд достигает порогового значения динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме переключения V1 начинает подавать напряжение на нагрузку, создавая определенную часть кривой напряжения.

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через нее не будет течь, и через цепь задания тока R1 — R2 — R5 на конденсатор С2 поступит заряд, что окончательно откроет динистор V4. Через него ток потечет на управляющий электрод тиристора V2; после открытия транзистора на нагрузку потечет та же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор светового потока можно использовать не только для изменения яркости освещения лампы, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

Производители приборов

При покупке устройства в последнюю очередь нужно обращать внимание на производителя. Покупка некачественного товара может привести к пожару, поэтому лучше отдавать предпочтение известным производителям. Они обычно имеют разветвленную сеть сервисных центров, поэтому гарантийный ремонт осуществляется максимально быстро, но чаще всего товар просто заменяют на новый. К ведущим компаниям, производящим диммеры для ламп накаливания, относятся:

1. Легран. Французская компания, специализирующаяся на электротехнической продукции. Он занимает одну из лидирующих позиций на рынке и считается надежным и безопасным. Ее серии «Валена» и «Селиана» пользуются спросом.
2. Schneider Electric. Их продукция проста в установке и безопасна в использовании. Популярные сериалы: Мертен, Прима, Седна.
3. Ноотехника Агат. Российский производитель электрофурнитуры. Продукция соответствует высоким европейским стандартам качества. Чаще всего при покупке люди обращают внимание на дистанционный диммер Агат-Д-1000.
4. АББ. Диммеры шведско-швейцарского производителя выполнены в оригинальном дизайне и представлены на рынке в широком ассортименте. Их продукция Busch Duro считается классикой в ​​области блоков управления освещением.
5. Макель. Производитель из Турции зарекомендовал себя как качественный и надежный производитель, выпускающий преимущественно бюджетную продукцию. Серии Defne и Lilium Natural Kare удовлетворят любого покупателя.
6. ЛН-МИНИ. Гонконгская компания известна своими миниатюрными диммерами, предназначенными для установки в настольные лампы.
7. Ящерица. Дочернее предприятие турецкой компании DERNEK GRUP. С каждым годом продукция становится все более популярной. Самый известный сериал – «Мира.

Схема диммера для ламп накаливания на 220В: как работают промышленные модули и самодельные конструкции

Принцип работы диммера переменного тока поможет разобраться в графике преобразования условной синусоиды напряжения, представленном для трех случаев подключения питания: 85, 50 и 15% от исходного значения сигнала.

Синей пунктирной линией я показал форму нормальной синусоиды, которую разделил на участки:

1. Синий цвет, обозначающий перерывы в подаче электрической энергии на подключенную нагрузку.
2. Красный, который символизирует время протекания переменного тока.

Представленный график работы диммера помогает понять, что чем короче время подачи напряжения или продолжительнее пауза, тем ниже выходная мощность диммера. Это означает, что лампочка Ильича не будет давать такой уменьшенный световой поток.

Здесь используется принцип, что нить накала в нагретом состоянии обладает высокой инерционностью: свечение от попеременного включения и выключения рабочих токов воспринимается нашим глазом как равномерное.

Типовая схема простого диммера с использованием тиристора SCR, диодного моста ВД1-4, динистора ЗД, диода, переменного резистора и конденсатора показана ниже.

Эта схема за счет временной задержки, создаваемой зарядным током конденсатора, отсекает ведущую часть фронта полусинусоидальной волны. Обозначается как Lead Edge – срезание передней кромки.

Диммеры, в конструкции которых используется подобное простое тиристорное управление, широко применяются для работы с лампами накаливания.

В промышленном производстве он изготавливается в пластиковом корпусе, который вместо выключателя встраивается в обычную розетку. На задней стороне модуля имеются клеммы для подключения линий питания и выходной цепи.

Спереди имеется удобная ручка для управления световым потоком лампы накаливания. Выбором положения регулируется желаемый уровень освещения.

Диммеры для управления светом ламп накаливания изготовить своими руками несложно. Ниже я показываю одну из доступных компоновок для повторения с маркировкой деталей.

Все детали можно спаять методом поверхностного монтажа или разместить на плате. Они не занимают много места, но в целях безопасности сразу поместите собранную конструкцию в прочный диэлектрический корпус. На схеме указано опасное для человека напряжение 220 Вольт.

При монтаже цепи изолируйте открытые участки подручными средствами: пластиком, бумагой, изолентой.

Схемы подключения диммера для комфорта пользователей

Самый распространенный вариант, подходящий для всех типов диммеров, – замена им стандартного одинарного выключателя. Диммер просто встраивается в подрозетник на свое место.

Схемы подключения диммера, состоящего из двух отдельных модулей управления центральным светильником, позволяют регулировать освещение из разных мест длинного помещения, например, гостиной, коридора.

Возможность подключения диммера через выключатель позволяет включать освещение при входе в офис, а уровень освещенности регулировать непосредственно на рабочем месте с учетом местных условий. Схема не сложная, практична для использования в офисных помещениях.

Обычный выключатель можно заменить двумя проходными для длинных помещений. Их размещают на противоположных концах (вход и выход), а диммер размещают непосредственно на рабочем месте.

Полезные советы по эксплуатации

Для экономии электроэнергии при использовании светящихся лап регулятор настроен на работу на минимальной мощности. Тогда ожидаемый эффект экономии достигнет 15%.

Полупроводниковые компоненты не любят повышения температуры. Нагрев выше 30 градусов для них губителен. Если нет возможности отвести от них тепло, лучше выключить Диммер и вывести его из строя.

При ремонте электронного модуля в сервисном центре соглашайтесь на замену штатного симистора на более мощную модель. В результате получается диммер повышенной надежности.

Диммирование светодиодных светильников: важные советы по их эксплуатации

Большинство светодиодных ламп теряют свои существенные преимущества при попытке регулировать интенсивность создаваемого ими освещения. Обычный диммер, рассчитанный на работу с нитями накаливания, заставляет их моргать, дребезжать или даже вообще не включать свет.

Это объясняется тем, что полупроводниковое подключение светодиода нормально работает только тогда, когда через него проходит постоянный ток, а не синусоидальный.

У самых дешевых светодиодов эту проблему решает простой драйвер ASD JCDR. Он создает стабилизированный постоянный ток для возбуждения полупроводникового перехода от гармонического напряжения 220 вольт

Когда внешний вид синусоидальной волны искажается диммером, обычный драйвер не может справиться с этой формой волны. Чем больше в выходном напряжении диммера присутствует мертвых токовых обрывов, тем хуже условия стабилизации тока.

Кроме того, у обычного драйвера очень простая функция: стабилизировать выходной ток при изменении уровня входного напряжения.

Именно так и работает диммер; когда мы пытаемся отрегулировать яркость света с помощью кнопки диммера, электронный модуль сопротивляется как может: в одной ситуации он просто отключает светодиоды, а в другой работает непредсказуемо.

Поэтому для регулирования освещения производители создают светодиодные лампы со специальными драйверами, хорошо приспособленными для работы в сложных условиях.

Они имеют более сложную конструкцию, чем нити накала, и создают принципиально иную границу среза полуволны тока по заднему фронту: спадающему фронту.

Конструкция такого модуля более сложна из-за использования мощных полевых транзисторов. Этот диммер дороже, но его эффект отсечки лучше подходит для светодиодов.

Функции проектирования светодиодных ламп с регулируемой яркостью

Их структурная схема немного изменена: добавлена ​​функция контроля значения входного напряжения и управления выходным током по его уровню.

Все это работает в строго заданных нормативных пределах, а при создании перенапряжения срабатывает встроенная защита. Он выключает светодиоды.

Светодиодная лампа, имеющая такой встроенный диммер, называется диммируемой. Имеет специальную маркировку, указанную на оригинальной упаковке и в технической документации (диммируемая). Может обозначаться знаком поворотного диммера.

Однако в ходе практических экспериментов были созданы 4 типа конструкций модулей электронного драйвера:

• встроенный светильник;
• внешнее производство как отдельный модуль;
• встроенный в корпус лампы с диммер как единое целое;
• специальный регулируемый драйвер.

К преимуществам диммируемых светодиодных ламп можно отнести:

1. Простой способ управления освещением рабочего места.
2. Плавное управление выходным сигналом.

• Стабильное поддержание цветовой температуры при любой яркости.

Их недостатки:

1. повышенная стоимость.
2. Плохая совместимость оборудования разных производителей.
3. Большой нижний уровень регулирования: 9-25% пусковой мощности.

Высокая стоимость диммируемой светодиодной лампы оправдана ее простотой использования и универсальными возможностями.

Рекомендации по выбору светодиодной лампы

Обращаю ваше внимание на короткую инструкцию из пяти пунктов.

Шаг №1: оценка светового потока.

Поскольку мы привыкли к лампам накаливания, производители специально указывают световой поток своей продукции по отношению к ним прямо на упаковке.

Они подчеркивают, что светодиодный источник мощностью 1 Вт производит столько же света, сколько 10 от лампы накаливания.

Шаг №2: проверка типа основания.

Все конструкции светодиодных ламп рассчитаны на работу с разными цоколями. Они стандартизированы. Выбирайте те, для которых не нужно покупать дополнительные картриджи или адаптеры.

В противном случае дизайн вашей светодиодной люстры легко можно испортить.

Шаг №3: анализ функций затемнения.

Проверьте на упаковке надпись или обозначение регулировки яркости на ручке поворотного диммера. Помните, что неподходящая светодиодная лампа не реагирует световым потоком на изменение напряжения и даже может выйти из строя.

Шаг №4: Учитывайте форму и размер.

Этот момент важен, поскольку лампа больших габаритов может просто не поместиться в маленький абажур или не вписаться в дизайн.

Шаг №5: выберите бренд от известного производителя и продавца.

Надеюсь, здесь вам не нужны особые комментарии.

Схемотехника устройств

Технических решений по производству блоков управления освещением довольно много. Но ключевые блоки у них однотипные – это элементы управления и модуль управления. Самый простой вариант схемы диммера для лампы накаливания содержит не более пяти радиоэлементов и легко повторяется даже начинающим радиолюбителем, а сложные многофункциональные устройства содержат микросхемы и программный код.

Простые схемы можно изготовить методом поверхностного монтажа, а для сложных устройств необходимо изготовить печатную плату. При самостоятельной сборке устройства любой сложности следует быть внимательным и осторожным, так как работа предполагает опасное для жизни напряжение в 220 Вольт.

Поворотный диммер

В этой схеме нет дефицитных радиодеталей, а ключевым элементом является симистор. Суть схемы в том, что ток на лампе появится только в том случае, если на управляющем электроде симистора появится сигнал отпирания. При открытии нагрузка подключается.

Генератор в схеме реализован на двух симисторах VS1 и VS2. При подключении к сети 220 вольт конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через резисторы R1 и R2. Как только уровень напряжения достигает значения, позволяющего открыть VS1, появляется ток и конденсатор С1 разряжается. Чем больше сопротивление цепочки R1-R2, тем медленнее идет заряд, а следовательно, увеличивается скважность импульсов. Изменяя сопротивление R2, регулируют длительность импульсов.

Таблица радиоэлементов:

Обозначение	Имя
ВС1	БТ137 600Э
ВС2	DB3
Р1	1 МОм
Р2	27 кОм
С1	22-100нФ, 300В
С2	22-100нФ, 300В

С использованием конденсаторов

Такой диммер действует лишь как переключатель, изменяющий путь тока, питающего нагрузку. А вот схема кнопочного диммера достаточно проста и не требует каких-либо специфических элементов.

Схема конденсаторного диммера

Принцип работы заключается в переводе переключателя SA1 в одно из трех возможных положений:

• не горит – цепь полностью разрушена, лампа не горит или обходной переключатель выдает в цепи логический ноль;
• короткое замыкание на лампу – в цепи светорегулятора нет других элементов, кроме электрической лампы (осветительный прибор включен на полную мощность);
• подключенный по цепи R – C – выдает лишь определенный процент яркости.

В зависимости от параметров резистора и емкостного элемента будет зависеть напряжение и яркость свечения. Этот диммер используется для управления освещением путем рассеивания части мощности в цепи R – C, поэтому никакой экономии на диммировании вы не получите.

Как подключить диммер вместо выключателя

В последнее время люди все чаще заменяют обычные выключатели диммерами. Заменить выключатель на диммер очень просто. Выключатель имеет два выхода (две клеммы), а диммер также имеет две клеммы. Просто подключаемся к диммеру вместо выключателя, используя те же провода, которые были подключены к выключателю.

Полярность не имеет значения. Но если вы определили, где находится фаза, с помощью индикатора фазы (индикаторной отвертки), то лучше подключить фазный провод к клемме L диммера. Только под заказ.

Включить лампочку через диммер

Единственное условие, предъявляемое производителем – соблюдение подключения клемм к фазе и к нагрузке. Хотя, как показывает практика, волноваться по этому поводу не стоит – при любом подключении все работает нормально.

Если люстра ранее была включена через двухклавишный выключатель, то все лампочки загорятся (светятся) одновременно через диммер. Подключаем одну фазу к одной клемме на диммере, а два других провода к другой.

Альтернативное использование диммера

То, что диммер может регулировать только яркость ламп накаливания – это недалёкость маркетологов; у него есть еще много применений.

Диммер – это не просто регулятор света, его можно использовать и как регулятор напряжения вообще, подключая через него любую активную нагрузку – лампу накаливания, паяльник, чайник, утюг. Но самое главное, максимальная мощность диммера (проще говоря, максимальный ток симистора) должна соответствовать нагрузке.

Не факт, что нагрузка будет вести себя адекватно и ей не грозит выход из строя. Например, попробуйте приглушить телевизор) Нет, лучше не надо!

Кроме того, вы можете, например, регулировать температуру теплого пола. Это избавляет от необходимости приобретать терморегулятор, который стоит в 3-5 раз дороже.

Недостаток – нет обратной связи и защиты от перегрева, но во многих случаях это терпимо. Ведь обратной связи от люстры тоже нет – только через глаза. А от теплого пола — через ноги, да? Я установил диммеры на полы с подогревом, они прекрасно работают уже много лет.

Симисторы для диммеров. Мануалы

Вы можете выбрать симистор для устранения или усиления эффекта диммера, используя эти таблицы данных:

• Динистор DB3 / техническое описание, pdf, 183,12 КБ, скачано: 11137 раз./
• Симисторы для диммеров BT136-BT139 / Datasheet, pdf, скачано: 14686 раз./

Внимание!

Другая, более подробная схема диммера и инструкция по ремонту диммеров приведены в другой статье — ремонт поворотного диммера на симисторе.

А если вам вообще интересно то, о чем я пишу, подписывайтесь на получение новых статей и присоединяйтесь к группе в ВК!

В данную схему можно установить любые симисторы, в зависимости от мощности нагрузки. Напряжение — не ниже 400 В, так как мгновенное напряжение в сети может достигать 350 В. Динистор — DB3, в крайнем случае DB4. От размеров конденсаторов и резисторов зависят начальная и конечная точки зажигания, а также стабильность горения лампы.

При максимальном сопротивлении резистора R1 горение лампы будет минимальным, так как симистор откроется в конце полуволны или не откроется вообще.

Читайте также: Абажур своими руками, как сделать абажур с каркасом и без, какие материалы и варианты декора использовать — 0 фото