Диммеры: что это такое, устройство, принцип работы в светодиодных лампах, светильнике, магнитоле

Диммер — устройство для регулирования мощности и изменения яркости света от ламп накаливания / светодиодов. Термин произошел от английского «dim», что в переводе на русский означает «затемнять».

По сути, это упрощенная версия автотрансформатора (реостата) с меньшими размерами и весом.

Ниже рассмотрим, в чем особенности устройства, в каких сферах оно применяется, какими бывают электронные диммеры.

Отдельно разберем устройство и принцип работы, поговорим о видах, плюсах и минусах, а также особенностях эксплуатации.

Выделим несколько примеров и дадим подробные рекомендации по выбору.

Содержание

Реостат как простейший диммер

Простыми словами, диммер — это реостат переменного тока, но с более сложной конструкцией. Впервые переменный резистор был изобретен Й. Поггендорфом в XIX веке для изменения напряжения (U, В) и тока (I, А) путем увеличения / уменьшения сопротивления (R, Ом).

В зависимости от типа реостата величина R меняется плавно или ступенчато.

Для снижения яркости источника света нужно уменьшить напряжение с помощью реостата, а для этого добавляется сопротивление.

Из-за увеличения R и I устройство сильно нагревается и отдает тепло в окружающий воздух. В результате такой регулятор имеет низкий КПД и, как следствие, не используется.

Применение

Благодаря простоте конструкции и функциональности, современные диммеры получили широкое распространение.

Основные направления:

Создание разных режимов освещения в одном и / или нескольких помещениях.
Уменьшение расходов на электричество, благодаря переводу освещения в дежурный режим.
В электроинструмент для уменьшения и увеличения оборотов коллекторного электродвигателя.
Зонирование комнаты на несколько условных областей.
Подсветка предметов искусства, к примеру, скульптур или картин. Разная степень освещения позволяет привлечь больше внимания к экспонату.
Создание иллюзии нахождения человека в квартире / доме, благодаря изменению уровня освещения.
В электрообогревателях для регулирования их мощности.
Изменение яркости для птиц / животных, имеющих особые требования к этому параметру.
Обогрев птенцов сразу после появления на свет. В зависимости от степени яркости меняется и степень нагрева.
Проведение домашних праздников, когда за столом требуется более яркое освещение, а в зоне танцев — приглушенный свет.
Создание интимной обстановки в спальне.

Сфера применения диммеров огромна, и каждый может сам придумать новый вариант с учетом возможностей электронного устройства.

Светорегулятор оборудованы микроконтроллером и имеет широкий набор опций:

изменение уровня яркости;
автоматическое выключение;
создание эффекта присутствия людей, благодаря автоматическому включению / выключению;
режимы мигания / затемнения;
плавное включение / выключение освещения;
управление в дистанционном режиме по ИК-каналу, радиоканалу, акустическому шуму (к примеру, хлопок) и т. д.

Электронные диммеры

Для тех, кто хочет углубится в тему.

Это небольшие по размеру и экономичные устройства, в основе работы которых лежит управляющий ключ: транзисторный или симисторный.

У большей части таких диммеров на выходе несинусоидальный сигнал, а секции синусоиды, «отрезаны» имеющимся ключом.

Такие диммеры не предназначены для подключения девайсов, питающихся от токов с низким коэффициентом гармоник.

К категории таких устройств относятся электрические двигатели, трансформаторы индукционного типа для галогенок и т. д. Это обусловлено риском поломки устройства из-за перегрева.

Кроме того, бюджетные электронные диммеры без специальных фильтров являются источниками сильных помех.

Устройство и принцип работы

Внешне диммеры напоминают обычные выключатели, но позволяют регулировать уровень яркости. Рассмотрим разные схемы исполнения и их особенности.

На тиристоре

В большинстве случае в качестве основного элемента применяется тиристор.

Общий алгоритм работы имеет следующий вид:

Пока SCR-тиристор закрыт, конденсатор (С) набирает заряд через сопротивление.
Напряжение входной полуволны повышается.
В определенный момент (при увеличении напряжение больше 32 Вольт) происходит открытие ZD-динистора, а после него и SCR-тиристора.
Между клеммами проходит ток, который течет до снижения значения до уровня, необходимого для закрытия ZD.
Конденсатор разряжается через D1 (диод) и SCR.
Происходит закрытие тиристора, и процесс повторяется снова.

Благодаря открытию тиристора в определенный промежутки времени при переходе через «0», удается «обрезать» синусоиду и тем самым поменять параметр напряжения и нагрузочный ток.

С дросселем

Во многих диммерах применяются ключи, при добавлении которых в схему появляются электромагнитные (ЭМ) колебания в большом частотном диапазоне.

Такие волны приводят к появлению тока в проводах, объединяющих диммер, источник питания и нагрузку, тем самым создавая помехи.

Для борьбы с проблемой применяются дроссели индуктивности или LC-фильтры. Они устанавливаются около нагрузки или питающего источника.

Чем выше частота, тем компактней дроссель. При правильном выборе фильтра можно свести уровень помех к минимуму.

На резисторе

Диммеры на сопротивлении R применяются для изменения яркости ламп накаливания.

Конструктивно устройство состоит из реостата / переменного сопротивления, а работает на базе закона Ома.

При повышении сопротивления снижается ток в лампочке, что уменьшает активность нити накала.

Конструкция очень проста, но она имеет большой минус — неизменную потребляемую мощность вне зависимости от позиции регулировки.

Так, при повышении сопротивления снижается ток, но общая нагрузка остается неизменной. Лишняя энергия преобразуется в тепло и уходит в воздух.

Следовательно, сэкономить электричество с помощью таких устройств не получится.

Резисторные светорегуляторы редко, но применяются для изменения яркости ламп-полупроводников.

Речь идет об аналоговом способе управления, который почти не применяется из-за низкой экономичности и высокой чувствительности.

На симисторе

Такая схема немного сложней, чем резисторный вариант. Здесь применяется симистор, играющий роль ключа и меняющий параметры тока.

В процессе работы напряжение представляет собой куски отрицательных / положительных полуволн, а при уменьшении яркости лампочка питается «обрубками».

На ШИМ-генератор приходит 200-герцовый сигнал. При этом яркость меняется с учетом временного промежутка и длины импульса. Параметры тока / частоты при этом остаются неизменными.

Несмотря на большую сложность исполнения, схема на симисторах имеет ряд плюсов.

Так, при повышении яркости не увеличивается нагрузка по току. Кроме того, в таких девайсах можно организовать управление / включение дистанционно или возле самого источника света.

Виды устройств

В зависимости от сферы применения и задач, которые возлагаются на диммер, он может отличаться по внешнему виду, стоимости и функционалу.

Ниже рассмотрим основные типы диммеров, которые отличаются по монтажу, управлению и виду ламп.

По способу установки

По особенностям монтажа все диммеры можно разделить на несколько типов:

Настенный. Прикручивается к стене накладным способом или монтируется в монтажную коробку диаметром 6,8 см. При такой установке не нужно ничего разбирать, а главным требованием является наличие проводки, проложенной по стенам.
Переносной. Конструктивно похож на тройник или реле, имеет разъемы для подключения и вилку. Девайс подключается как обычное устройство с возможностью изменения яркости освещения. К таким диммерам можно подключить светильник, торшер или лампу. Возможно применение в качестве источника обогрева при наличии ИК-лампы.
Скрытый (модульный). Такой вид монтажа актуален для модульных конструкций, которые крепятся на DIN-рейке в щитке с автоматами. Питание сначала подходит к диммеру, от которого провода расходятся к источникам света. Преимущество такого исполнения в том, что можно заменить несколько индивидуальных устройств одним девайсом с многоканальным управлением. Для регулировки света требуется отрыть щиток и сделать настройки.
Встроенный. Совмещает плюсы скрытых и настенных диммеров, рассмотренных выше. Такая аппаратура крепится в перегородках, а вверху монтируется панель управления. Внешне устройство имеет много общего с переключателем. Разница в том, что здесь предусмотрены элементы плавного регулирования.
Подвесной. Отличается небольшими размерами, монтируется в разрезе питающего провода лампочки. Применение такого диммера позволяет регулировать свет даже при отсутствии опции.

По управлению

Все диммеры отличаются по способу управления:

Поворотные. Конструктивно представляют собой кожух и колесо, при движении которого меняется яркость. Изменение положения регулятора позволяет сделать освещение на максимум или вообще выключить свет. В такой версии диммера нет памяти, поэтому после отключения все настройки сбрасываются и приходится их выставлять с нуля.
Кнопочные. Имеют много общего с обычными выключателями. Состоят из пары кнопок, отвечающих за включение и яркость освещения. Для выбора параметра необходимо нажимать, фиксировать в нажатом состоянии или отпускать управляющий элемент.
Поворотно-нажимные. Конструктивно имеют много общего с выключателем, в центре которого установлен круглый управляющий элемент. Для регулировки яркости на него нужно давить, а для отключения — жать на кнопку. После выключения в устройстве сохраняются заданные настройки, что упрощает использование.
Schneider Electric Blanca
Сенсорные. По принципу имеют много общего с кнопочной версией. Разница в том, что для изменения яркости достаточно прикосновения к определенной кнопке (стрелке вверх / вниз), ее удерживания или отпускания. Для включения / отключения применяется отдельная кнопка или их комбинация. Предусмотрена функция сохранения режимов.

По типу передачи сигнала

В большинстве современных диммеров предусмотрена возможность дистанционного управления.

Здесь возможны следующие варианты:

Инфракрасный. В таких устройствах предусмотрен ИК-датчик, направленный к приемному устройству. Светорегулятотры с таким управлением имеют небольшую цену и работают только в прямой видимости сигнала. Даже при наличии тонкой преграды управление становится невозможным.
Радиосигнал. В отличие от рассмотренного выше варианта волны легко обходят препятствия, что позволяет регулировать свет даже с другого помещения.
Wi-Fi. В качестве пульта используется телефон или планшетный ПК с установленным на нем ПО от изготовителя диммера. Для подачи команды можно удаленно регулировать параметры освещения. Главное, чтобы оба устройства были подключены к Вай-Фай сети. Регулирование доступно одновременно нескольким людям, у которых имеется смартфон с нужной программой. К примеру, всем членам семьи.
Акустический. Такие диммеры управляются путем подачи голосовой команды. В памяти светорегулятора закладываются элементы управления (хлопок, слова), на которые диммер реагирует и выполняет команду. На данном этапе такие устройства еще совершенствуются для повышения эффективности.

По виду применяемых ламп

Для каждого типа ламп используется совместимая модель диммера. Если завод-изготовитель заявляет о поддержке нескольких видов источников света, внутри оборудования смонтирован «умный» регулятор, а это сказывается на стоимости.

Здесь выделяется два вида устройств:

На напряжение до 230 В. Они подходят для простых / галогенных ламп. Внутри предусмотрен специальный регулятор, позволяющий работать как лентой на 220 В, так и с лампами-диодами.
На 12/24 В. Для таких устройств применяется понижающий трансформатор.

Что касается поддерживаемых лампочек, диммеры для ламп накаливания, как правило, подходят для галогенок и некоторых светодиодных ламп.

Преимущества и недостатки

При рассмотрении диммеров необходимо понимать их слабые и сильные стороны.

Плюсы:

Автоматическое включение / выключение.
Возможность дистанционного управления голосом, хлопком, через радиоканал или ИК-канал, а также по Wi-Fi сети.
Имитирование присутствия человека, что позволяет отпугнуть злоумышленников от дома / квартиры, когда хозяин находится в другом месте. Для этого задается определенная программа, которая в определенный момент включает / включает свет в разных помещениях.
Плавное включение / выключение светильника, что позволяет исключить броски тока и снижает риск перегорания.
Возможность кардинально изменить дизайн помещения и создать необходимую атмосферу.
Увеличение срока службы источников света
Экономия электричества на 10-15%.
Экономия на покупке сложных светильников и люстр. Регулировка яркости происходит с помощью диммера без применения большого количества ламп.
Возможность подключения к системе «умный дом» и настройка режимов по времени / команде.

Минусы:

Узкая сфера применения и возможность использование светорегулятора для тех источников, которые он поддерживает.
Высокая степень риска при работе с движущимися инструментами / механизмами. Появление стробоскопического эффекта может привести к искажению реальной картинки.
Риск появления ЭМ помех, в том числе на радиочастотах.
Низкая КПД при использовании вместе с лампами накаливания. Зачастую проще использовать менее мощные лампы накаливания, диммерные схемы или светорегуляторы для светодиодных ламп.
Связь между регулированием напряжения на выходе и сопротивлением нагрузки имеет нелинейный характер.
Мощность светорегулятора должна быть равна, а лучше на 20-50% больше общей нагрузки источников света.
Невозможность применения диммеров с люминесцентными лампами и источниками света с дополнительными устройствами: драйвером, трансформатором, ЭПРА и т. д. Исключением являются модели, которые специально предназначены для использования со светорегуляторами. Некоторые компании уже занимаются разработкой таких устройств.
Несинусоидальная форма напряжения на выходе, из-за чего нет возможности подключить понижающие трансформаторы.
Для нормальной работы может потребоваться обновление проводки и проведение косметических ремонтных мероприятий.
Чувствительность к температурным перепадам. Диммер боится как жары, так и холода.

Особенности установки

Установка диммера в доме или квартире не вызывает проблем. Благодаря простой конструкции, светорегулятор легко монтируется вместо обычных выключателей и подключается по аналогичной схеме.

При покупке полупроводниковых приборов обратите внимание на совместимость. При наличие таковой на коробке должна быть надпись «dimmable».

Также необходимо смотреть способ монтажа, ведь некоторые модели имеют накладную конструкцию или встраиваются в разрыв питающих проводов. Подробнее об этом мы говорили выше.

Особенности эксплуатации

При покупке и использовании диммеров важно учесть ряд особенностей их применения.

Выделим базовые нюансы:

Применение светорегуляторов рядом с радиоприемниками и другими приборами высокой чувствительности не рекомендуется. Это связано с появлением помех при работе таких устройств. К примеру, при включении паяльника с регулятором осциллограф покажет посторонние сигналы, а послушать приемник на длинных / средних волнах не получится.
Подключение диммера с лампой накаливания позволяет избежать скачка по току и, соответственно, защитить ее от перегорания раньше положенного срока. В реальности такая защита работает не всегда, и в момент включения лампы все равно горят (хотя, вероятность появления такой ситуации ниже). К слову, стартовое напряжение при минимальном уровне регулятора зависит от типа диммера.
КПД лампочки накаливания заметно снижается вместе с уменьшением разницы потенциалов на входе. Следовательно, вместо снижения яркости лучше подключить лампу меньшей мощности и без диммера.
Светорегулятор может стать источником помех при записи аудио с помощью звукоснимателя или микрофона. Эту особенность нужно учитывать в специальных помещениях, где ведется запись звука или радиоузлах. В таких местах лампы накаливания стоит подключать напрямую или использовать специальные схемы.
При регулировании мощности лампы с помощью диммера меняется не только яркость, но и цветовая температура. В частности, при снижении яркости свет становится более красным.
Мощная лампа накаливания при регулировании яркости с помощью диммера может быть источником ВЧ шума, который можно услышать в полной тишине. Это происходит из-за механических колебаний нити накаливания, которая горит при участии токов с ВЧ гармониками (появляются в момент переключения симистора). Если запитать лампочку напрямую, подобного эффекта не будет.

Пример популярных моделей и их характеристики

Современный рынок радует покупателей огромным количеством диммеров, отличающихся конструктивными особенностями, способом крепления, производителем и другими параметрами.

Ниже выделим несколько наиболее востребованных вариантов.

Диммер сенсорный RF6-18, 12/24 В, 3*6А/18A, 216/432 Вт, IP20

Светорегулятор с сенсорным управлением, предназначенный для подсветки светодиодных ламп на 12 и 24 Вольта. Управление осуществляется с помощью пульта ДУ.

Возможности диммера позволяют включать / выключать ленту и менять яркость.

Характеристики:

напряжение — DC;
мощность — 432 Вт;
степень защиты— IP20;
выходное напряжение — до 18 В;
размеры — 17,8х6,5х5 см;
материал корпуса — пластик;
количество цветов — 3;
возможность применения с «умным домом» — да.

Диммер EKF Минск ERD06-101-10

Светорегулятор в рамке, предназначенный для вертикально / горизонтальной скрытой установки.

Работает с лампами накаливания и галогенками на напряжение до 230 В. Крепится в распор или с помощью шурупов. Поставляется в комплекте с рамкой.

Включение осуществляется путем поворота или посредством поворота с нажимом.

Характеристики:

напряжение — AC;
напряжение — 230 В;
степень защиты— IP20;
мощность — от 40 до 600 Вт;
номинальный ток — 3 А;
размеры — 8,4х8,4х4,7 см;
цвет — белый;
материал корпуса — пластик.

Диммер-мини WI-FI 12-24 В, 8A, 96/192 Вт, IP20

Небольшой светорегулятор, предназначенный для управления 12-ти или 24-вольтной светодиодной ленты с телефонов на Андроид или iOS. Работает по радиоканалу.