Диммируемые драйвера светодиодных светильников
Устройство, благодаря которому можно регулировать уровень яркости в помещениях, называется диммер. Дословно можно перевести как светорегулятор или вариатор. Диммируемый драйвер используется в двух режимах: «вкл/выкл» и регулирование яркости. Данная функция позволяет снизить расходы на электроэнергию, увеличить срок службы светодиодных приборов и, конечно, подобрать оптимальную яркость.
Диммеры используются в современном мире довольно давно. Первые светильники с обычными лампами накаливания уже были оснащены диммируемыми драйверами. Можно было изменять яркость свечения ламп и люстр в плавном режиме.
Современные технологии развиваются с каждым годом, и вскоре производители представили сложные вариаторы света, способные управлять мачтовыми и уличными светильниками, которые по мощности гораздо превосходят обычные лампы. Современные диммеры разделяются на два основных вида. Первый вариант — включение и взаимодействие светодиода и, непосредственно, самого источника питания. Он самостоятельно корректирует величину энергии. Второй вариант управляет самим блоком питания и применяется при стабилизированном токе.
Корпус бывает герметичным и не герметичным. У драйвера с герметичным корпусом нет переключателя SB1 и управление осуществляется выводом отдельного шнура. У драйверов с негерметичным корпусом больше входных клемм.
Подключение.
При взаимодействии управляющего устройства и драйвера задействован ряд: DIM-, DIM+ и +10V. Регулировка осуществляется путем смены данных +DIM касательно –DIM от 0 до 10 вольт. Если напряжение падает ниже одного вольта, автоматически понижается мощность на выходе до отметки ноль. При напряжении от 9,5 до 10 вольт — поднимается до максимума. Увеличение до 12 вольт позволяет вывод +DIM.
При ШИМ-регулировании, а также при помощи переменного внешнего резистора применяется вывод +10V. Предусмотрено включение драйвера на максимум, не используя дополнительных схем. При соединении +DIM и +10V в герметичном корпусе драйвера возможен вывод максимум мощности не используя схему управления. Если драйвер не герметичный необходимо просто замкнуть переключатель, находящийся рядом с выходной колодкой.
- При выводе +DIM разрешен диапазон от 0 до 12 Вольт.
- Сопротивление входное между +DIM и -DIM не должно превышать 240кОм
- При выводе +10V на максимуме не более 100 мкА. т
Есть несколько методов изменения ресурсов диммирования. Осуществляется встраиванием резистор переменного или регулятора. При этой схеме максимальная мощность примерно 95-100% от указанной в паспорте.
Диммируемый драйвер что это
Возможность регулирования светового потока от искусственных источников света позволяет: экономить электроэнергию, экономить ресурс источников света, получить необходимый художественный эффект.
Снижение уровня освещения в помещениях, когда они не используются, или когда в помещение попадает естественный свет, позволяет значительно экономить материальные и энергоресурсы. Возможность зонального динамического изменения освещения позволяет получить художественные/маркетинговые акценты, привлечь внимание к деталям или скрыть их. Использование регулирования светового потока по сигналам датчиков освещенности и присутствия, кроме экономии ресурсов, позволяют получить эффект интерактивности и интеллектуальности пространства.
При освещении пространств искусственными источниками света эффективными и доступными методами регулирования уровня освещенности являются два: регулирования количества источников света, задействованных в освещении (включенных), и регулирование светового потока излучаемого источниками света.
Первый метод в виде простейшей реализации знаком нам по люстрам в квартирах, в которых многоклавишным (в основном двух-) выключателем можно было получить несколько уровней освещения в комнате. Для больших промышленных и коммерческих помещений этот метод превращается в разделение всего количества используемых светильников на группы так, чтобы при работе любого количества групп освещение оставалось максимально равномерным, а количество уровней яркости отвечало требованиям. Этот метод не всегда качественно реализуем, или его реализация экономически неэффективна. Так, наиболее равномерное освещение получается большим количеством маломощных источников света, а регулирование освещения получается без значительных перепадов уровня освещения по площади. Но в то же время, когда замена нескольких маломощных источников света одним мощным даёт как выигрыш в стоимости светильников, так и в эффективности освещения, отключение нескольких таких светильников способно кардинально нарушить равномерность освещения.
В связи с явными недостатками первого метода регулирования набирает популярность второй метод – регулирование светового потока, испускаемого светильником. Этот метод может иметь несколько различных по сути реализаций: изменение количества задействованных светоизлучающих элементов в светильнике, изменение яркости свечения элементов, прерывистое свечение элементов (ШИМ регулирование). В первом варианте, по сути, реализована идея с разделением источников света на группы и имеет два основных недостатка: ограниченное количество уровней яркости и, при сложной диаграмме направленности источника света, невозможность её воспроизведения во всём диапазоне регулирования яркости. Второй и третий варианты представляют собой регулирование подводимой мощности к излучающим элементам двумя различными методами, которые подробнее рассмотрим позднее.
Диммер в прямом русском переводе следует понимать как «регулятор света». В простейшем виде многие уже встречались с диммерами еще в светильниках с лампами накаливания. Такие приборы позволяли плавно менять яркость свечения настольной лампы, люстры и т. п. Классический (тиристорный) диммер регулирует количество энергии, передаваемое от сети электроснабжения к источнику света посредством «отрезания» части энергии каждый полупериод переменного напряжения в сети. В современной классификации наиболее часто это метод называется Triac. С появлением источников света с блоками питания (такими как светодиодные, люминесцентные и т. д.) использование диммеров Triac стало сопровождаться техническими сложностями, и большая часть современных источников света с классическим диммером работают некорректно. Следует признать, что в бытовом классе приборов некоторые производители выпускают источники питания светодиодов и светодиодные лампочки, управляемые диммером Triac, однако, как правило, остальные их технические характеристики стали жертвой компромисса.
Дальнейшее развитие диммеров привело их к двум современным типам: включаемые между источником питания и нагрузкой (светодиодами) и управляющие источником питания. Первый тип прямо регулирует количество энергии, передаваемой от источника питания к нагрузке, и, в связи со специфическими особенностями, применяется в основном в источниках света с фиксированным напряжением на светодиодном модуле (светодиодные ленты и т. п.), в то время как для источников света со стабилизированным током через светодиоды в основном используется второй тип.
Первый тип диммеров в основном использует ШИМ регулирование, при котором энергия от источника к нагрузке подаётся импульсами, шириной которых и определяется количество энергии от минимальной, когда импульсов нет (или они очень малы по длительности) до максимальной, когда импульсы сливаются или паузы между ними минимально короткие. Во втором типе используется как ШИМ-регулирование, так и регулирование тока. Рассмотрим оба.
Белый светодиод имеет такой недостаток, как зависимость цветового оттенка от тока, протекающего через него (от яркости). Так при снижении тока ниже номинального светодиод «желтеет», а при повышении – «синеет». Это связано с тем, что полупроводниковый кристалл в белом светодиоде излучает синий (чаще всего) свет, а нанесённый на него люминофор преобразовывает его часть в другие цвета от красного до зелёного. В итоге на выходе из диода часть синего света от кристалла смешивается со светом от люминофора в правильных пропорциях в белый свет заданной цветовой температуры. При регулировании количества света от кристалла эти пропорции нарушаются.
Таким образом, при регулировании освещения изменением тока через светодиоды, кроме изменения количества света получается и сопутствующее изменение цвета. При регулировании света ШИМ, то есть подачей на светодиоды часто повторяющихся импульсов постоянной амплитуды (но регулируемой ширины) светодиод работает на номинальном токе, но меньшее время, и цветового сдвига нет. Следует заметить, что этот метод диммирования при таком явном преимуществе и в некоторых случаях при большей простоте реализации имеет и явные недостатки, например, стробоскопические эффекты (очень опасные в промышленности), повышенная утомляемость зрения, артефакты при видеосъёмке и высокий уровень излучаемых помех. Вышеперечисленное с учетом снижения эффектов цветовых сдвигов у современных диодов привело к тому, что в сегменте освещении ШИМ-регулирование используется всё реже, а регулирование тока всё чаще.
На данный момент все диммируемые светодиодные драйверы производства Аргос-Электрон регулируют ток, протекающий через светодиоды. Такие светодиодные драйверы изготавливаются как в герметичном, так и в негерметичном исполнении. У негерметичных драйверов увеличено количество контактов в выходной колодке, а у герметичных отдельным шнуром добавлен дополнительный вывод управления.
Драйвер ИПС60-700ТУ IP20
Фрагмент корпуса драйвера ИПС60-700ТУ (крупно выходная колодка).
Фрагмент корпуса герметичного драйвера (увеличена выходная часть).
Исторически в мире распространение получили два аналоговых интерфейса диммирования – это 0-10 и 1-10 В. При интуитивно кажущейся похожести эти интерфейсы имеют и кардинальные отличия. Рассмотрим подробнее.
Интерфейс 0-10 вольт очень распространён в промышленности и применяется для передачи аналоговых сигналов управления, сигналов от датчиков и т.п. В этом стандарте панель управления (или датчик в промышленности) является источником управляющего напряжения в диапазоне от 0 вольт до 10 вольт. При этом 0 вольт соответствует 0% яркости, 10 вольт – 100%, а между ними яркость изменяется линейно и пропорционально управляющему напряжению.
Интерфейс 1-10 подразумевает, что источником питания сигнальной линии диммирования является драйвер (ЭПРА и т.п.), а панель управления пассивна и шунтирует линию переменным резистором. Уровни яркости так же линейно зависят от напряжения управления: 10 В – 100%, 1 В – 10%. Важной особенностью является то, что стандартом не нормируется яркость светильника при управляющих напряжениях менее 1 вольта. Исторически подразумевается, что полное отключение освещения производится дополнительным размыкателем питания светильников. Заметим, что при отсутствии управляющего устройства на линии 1-10, драйвер сам обеспечит себе 10 вольт на входе управления, и светильник будет светить максимально ярко, а в случае интерфейса 0-10 при отсутствии источника сигнала светильник будет выключен.
Из вышесказанного видно, что в диапазоне напряжений на линии управления от 1-го вольта до 10-ти, поведение драйвера должно быть одинаково в обоих стандартах, а в диапазоне от 0 вольт до 1-го соответствие стандарту 0-10 не противоречит стандарту 1-10. Разница заключается лишь в распределении ролей между панелью и драйвером. Это всё позволило разработать универсальный с точки зрения интерфейса диммирования драйвер.
Схемы включения панелей управления для интерфейсов 0-10 и 1-10 на примере драйверов Аргос в исполнении IP20.
Для подключения к драйверу управляющего устройства используется три цепи: +10V, +DIM и -DIM. Регулирование выходного тока осуществляется изменением напряжения на выводе +DIM относительно -DIM в пределах 0 – 10 вольт.
Достигается универсальность за счёт включения в состав интерфейса диммирования отключаемого источника напряжения 10 вольт. Этот источник необходимо подключить к цепи +DIM, тем самым запитав интерфейс диммирования стандарта 1-10. Для интерфейса 0-10 внутренний источник необходимо отключить.
Для переключения герметичного драйвера из режима 0-10 в 1-10 необходимо соединить между собой выводы +10V и +DIM, а в негерметичных драйверах для этой цели можно использовать переключатель SB1 возле выходной колодки. Для включения драйвера на максимальную мощность без схемы управления необходимо его перевести в режим 1-10. Драйверы Аргос в исполнении IP20 с завода выпускаются с замкнутым переключателем режимов.
Внутренняя схема входа диммирования драйверов в исполнении IP20 (примерная). В герметичных драйверах нет переключателя SB1.
Аналоговое диммирование до низких значений выходного тока имеет ряд сложностей, например:
— при уменьшении управляющего напряжения ниже 1-го вольта становится очень весомым вклад помех в общий сигнал управления (так помеха 0,1 вольта при 10 вольтах сигнала создаёт изменение яркости на 1%, а при 1-ом вольте – 10%), а диммирование зачастую применяется на протяженных объектах и вблизи промышленного оборудования;
— при основной потребности заказчиков отключать освещение сигналом диммирования, а не отключением питания линии освещения, многие панели управления не способны обеспечить напряжение «нуля» в линии управления ниже 0,4 вольта (а зачастую и 0,6);
— падение напряжения на светодиодном модуле при токах ниже 5% стремительно снижается относительно номинального, и может снизиться ниже минимально допустимого для драйвера.
Эти и прочие тезисы определили необходимость ступенчатого отключения выхода драйвера при напряжениях управления несколько ниже одного вольта, на яркостях близких к 5%. Драйверы Аргос при напряжении управления ниже примерно 0,4 – 0,6 вольт снижают выходную мощность до нуля, что отражено на графике.
При напряжениях порядка 9,6 – 10 вольт выходная мощность максимальна.
Вывод +DIM допускает подачу напряжения до 12 – 14 вольт, что позволяет использовать неспециализированное оборудование.
Зависимость выходной мощности драйвера от напряжения на входе диммирования (отнормировано к максимальной мощности).
Допустимый диапазон напряжений на выводе +DIM 0 – 12 В.
Входное сопротивление между +DIM и -DIM не менее 240 кОм.
Максимальный вытекающий ток вывода +10V не более 100 мкА.
Кроме стандартных интерфейсов управления (0-10 и 1-10) драйверы Аргос могут управляться ещё несколькими методами. По сути подходит любой метод, позволяющий изменять потенциал на входе диммирования в требуемых пределах. При необходимости может быть использован любой регулируемый источник напряжения, выходы промышленных датчиков или промышленных контроллеров.
Схема подключения панели LN120E к драйверу
Панель сенсорная LN-120E-IN
Изменять потенциал на выводах диммирования можно переменным резистором.
Регулирование при помощи переменного резистора (рекомендуемый номинал 100 кОм)
Используя переменный резистор номиналом 100 кОм, можно изготовить простейший регулятор освещения. Для этого варианта может быть использован, например, корпус классического диммера или самодельный регулятор.
Пример классического (тиристорного) диммера
От «нестандартного» регулятора на вход диммирования драйвера можно подавать импульсы ШИМ амплитудой 10 – 12 вольт между +DIM и -DIM (цепи +10V и +DIM не соединены). В таком случае с увеличением ширины импульсов выходная мощность драйвера будет расти.
Так же возможно использование как промышленных контроллеров с выходом типа «открытый коллектор», возможно использовать для гальванической развязки сигнала ШИМ оптопар с транзисторным выходом. В таком случае используется режим входа диммирования 1-10 (см. рис. ниже).
Регулирование при помощи стандартного выхода «открытый коллектор».
Ключ типа «открытый коллектор» следует подключать между -DIM и +DIM, а выводы +DIM и +10V замкнуть между собой. В такой схеме включения увеличение времени открытия транзистора будет приводить к снижению выходного тока. Для смены зависимости выходного тока от ширины импульсов на противоположную необходимо ключ ШИМ-регулятора включить между +10V и +DIM, а между +DIM и -DIM дополнительно установить резистор 100 — 500 кОм.
Во всех случаях для корректной работы драйвера частота ШИМ должна быть не менее 300 герц (Fшим>300Гц).
Если нагрузочная способность выхода контроллера будет недостаточна для управления необходимым количеством драйверов, то на некоторых из них можно разомкнуть цепи +DIM и +10V (см. схему).
Пример диммера для светодиодных лент 12 вольт.
Использование для управления диммера светодиодных лент 12 вольт.
Также возможно использование диммеров для светодиодных лент 12 вольт в качестве источника управляющего сигнала для драйвера. Для использования диммера светодиодных лент необходимо обеспечить ему питание от отдельного источника. Из-за того, что диммеры светодиодных лент не предназначены для работы без нагрузки, для большинства из них понадобится внешний нагрузочный резистор (см. схему).
Если использовать контроллер RGB (RGBW) совместно с диммируемыми драйверами, нагруженными на панели соответствующих цветов, то можно получить полноцветное регулирование яркости и цвета освещения (например, для фасадов).
Поскольку вход диммирования соответствует по уровням сигналов промышленному стандарту 0-10В, толерантен к подаче 12 вольт и имеет высокое входное сопротивление, управлять диммером может очень широкий спектр промышленных и бытовых устройств от RGB контроллеров светодиодных лент и переходников DALI-0-10V до промышленных датчиков и контроллеров.
Управление драйвером контактами переключателей или датчиков.
В случае необходимости диммируемым драйвером можно управлять при помощи контактных устройств приборов автоматики, датчиков (движения, света и т. д.) или выключателей. Для этого возможно использование одной из двух схем:
1) для того, чтобы драйвер выключался при замыкании контактов выключателя, необходимо соединить цепи +10V и +DIM между собой, а выключатель подключить между +DIM и -DIM;
2) для того, чтобы драйвер включался при замыкании контактов выключателя, выключатель следует включить между +10V и +DIM, а между +DIM и -DIM дополнительно установить резистор 100 — 500 кОм.
Обратите внимание, что драйверы могут быть объединены по цепям диммирования, только если они не включены на одну нагрузку (светодиодную панель). Запрещается объединять цепи диммирования драйверов, работающих параллельно на общую светодиодную нагрузку (см. рисунок вариант г). Вариант а) на рисунке показывает классическую схему применения диммирования: здесь каждый драйвер подключен к своему светодиодному модулю, а все драйверы управляются одним общим диммером (тип диммера не критичен). Если возникла необходимость включать драйверы в параллель на общую светодиодную панель, то сигналы управления (диммирования) должны быть изолированы между собой (вариант б). Не допускается соединение выходов драйвера на светодиодный модуль с выводами диммирования, например -DIM и -, -DIM и + и т.п. (вариант в).
Примеры схем включения диммируемых драйверов: слева допустимые, справа недопустимые.
Большинство промышленных диммеров имеют нагрузочную способность по выходу около 20 мА, а так как вход диммирования драйвера имеет высокое сопротивление, на один диммер может быть включено более 40 драйверов.
Возможные сложности с наладкой системы освещения могут быть связаны с несовпадением интерфейсов панели управления и драйвера. Так, при подключении драйвера в режиме 0-10 к диммеру 1-10, яркость не будет регулироваться и будет минимальной. При подключении драйвера в режиме 1-10 к диммеру 0-10 возможны: некорректная работа (например, неполное гашение света) или выход из строя диммера (особенно если драйверов включено много). Среди производимых диммеров можно встретить универсальные варианты 0-10/1-10, с таким диммером драйверы Аргос будут работать в любом режиме, но при необходимости управлять большим количеством светильников, и для уверенности, что свет будет гаснуть полностью, рекомендуем драйверы переключить в режим 0-10.
Не рекомендуем использовать линию диммирования длиннее 50 метров – это связано в основном с влиянием помех на сигнал управления. Вход диммирования драйверов гальванически связан с их выходными цепями, поэтому не рекомендуем вести линии управления совместно в одном кабеле с питанием и использовать общие клеммники и т.п. – всё это может привести к нарушению гальванической изоляции светодиодной панели от сети питания и/или выходу драйвера из строя. Вход диммирования не имеет защит от перенапряжений.
Завершая тему, остановимся на энергопотреблении. Актуальным вопросом при проектировании светильника является коэффициент мощности драйвера. Тут стоит отметить, что этот показатель у драйвера тем лучше, чем полнее он нагружен. Таким образом при диммировании драйвера его коэффициент мощности будет снижаться. При низких выходных мощностях его значение станет ниже современных требований к светильникам. Данная ситуация отражена в стандартах, и как раз для регулируемых светильников при снижении мощности допускается снижение коэффициента мощности, если абсолютные значения гармоник потребляемого тока не увеличиваются, что выполняется в описываемых драйверах. Однако в любом случае, при прочих равных, более нагруженный драйвер имеет больший коэффициент мощности. Для повышения коэффициента мощности итогового устройства предпочтительно применение драйвера меньшей мощности. Например, при напряжении на светодиодном модуле в 80 вольт и токе 0,7 ампер, драйвер ИПС60-700 будет нагружен на 93%, а ИПС100-700 лишь на 56%. Так же при выборе драйвера всегда проверяйте, что напряжение на светодиодном модуле попадает в рабочий диапазон драйвера не только на полном токе, но и в задиммированном состоянии (напряжение на модуле при этом будет снижаться).
Для использования совместно с драйверами производства Аргос-Электрон могут подойти такие приборы регулирования:
Arlight LN120E.
Arlight DIM105A
Arlight LN015
Arlight ROTARY SR-2202-IN
Arlight LN016
Arlight SENS CT-201-IN
(обратите внимание на питание самой панели)
В качестве преобразователей стандарта DALI мы обратили внимание на такие устройства:
LUNATONE 86458508-PWM DALI auf 0-10V PWM Interface
CONVERTOR-DALI-0-10V (http://ru.aliexpress.com. )
Ответы на часто задаваемые вопросы по диммируемым драйверам можно посмотреть по ссылке.
Диммируемый драйвер что это
Данный материал посвящен краткому описанию технологии DALI и основным принципам построения сетей на основе этой технологии. Статья, в первую очередь, предназначена для первого знакомства с технологией и должна помочь получить опыт первого применения устройств и сетей на основе DALI.
Для читателей с опытом применения DALI от компании Аргос-Электрон хочу сообщить, что светодиодные драйверы нашего производства полностью соответствуют стандарту IEC 62386 часть 207, включая технологии самодиагностики. Это утверждение означает, что наше оборудование полностью совместимо с оборудованием всех известных производителей, имеющих сертификаты DALI. В этой статье вы не найдёте информации, противоречащей указанному стандарту (или других его разделов). А также наши приборы поддерживают стандарт PUSH (управление драйверами подачей сетевого напряжения на управляющие клеммы).
Общая информация о стандарте DALI.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) – цифровой адресный интерфейс, предназначенный для управления системами освещения более гибко, чем аналоговый интерфейс 1-10В. Если кратко, то интерфейс DALI позволяет: управлять всеми светильниками одновременно (как и в 1-10), индивидуально каждым светильником, группами светильников, вызывать сцены освещения, хранить в контроллерах светильников индивидуальные настройки, получать данные о работе светильников. При этом интерфейс использует всего два проводника без соблюдения полярности, которые могут объединять устройства в любой последовательности архитектурами «звезда», «шина» и смешанными. Достаточно высокая помехозащищённость интерфейса позволяет прокладывать коммуникации интерфейса с использованием управляющих жил в кабелях питания. Сам стандарт является открытым (т.е. документация доступна всем), что позволяет всем желающим производителям изготавливать устройства с технологией DALI. Стандарт имеет единое трактование – все устройства, поддерживающие стандарт DALI, совместимы между собой вне зависимости от производителя, страны изготовителя и т.п. Устройства, поддерживающие технологию DALI, как правило имеют в маркировке слово DALI; эмблема в виде слова DALI в овале означает, что устройство сертифицировано на соответствие стандарту в аккредитованной лаборатории.
Официальный логотип DALI (может быть размещён только на сертифицированном оборудовании)
Конструктивно интерфейс DALI представляет собой два проводника, соединяющие все устройства параллельно. Шина DALI должна быть обеспечена питанием от специального источника питания. Источник питания постоянного тока должен питать линию напряжением 11,5 – 20,5 Вольт, типовое значение 16 Вольт. Основная особенность этого источника питания – это наличие ограничения тока, порог ограничения не может быть более 250 мА. Все устройства, имеющие свое питание (например LED драйверы), могут потреблять от линии не более 2 мА; остальные устройства могут потреблять больше (полностью питаться от линии).
Уровни напряжений в линии управления DALI при различных логических состояниях.
Информация по шине DALI передается импульсами, для которых определены логические состояния: «высокий уровень» (или «1») соответствует уровень напряжения от 9,5 до 22,5 вольт и низкий уровень (или «0») — от -6,5 до 6,5 Вольт. На рисунке вы можете видеть зону неопределённых значений (от 6,5 до 9,5 Вольт): если напряжение высокого или низкого уровня в какой-либо точке линии попадает в эту зону, сеть считается неисправной. При передаче «нуля» передатчик закорачивает линию и пропускает через себя весь ток источника питания, суммарное сопротивление шины и ключа передатчика должно быть достаточно маленьким, чтобы напряжение на всём протяжении линии при этом было менее 6,5 вольт. При передаче «единицы» передатчик не нагружает линию. Между двумя самыми удалёнными точками сети не допускается падение напряжения более 2 вольт (напряжение в линии в любой точке не должно выходить за пределы интервала -6,5 – 22,5 Вольта). Так же присутствуют ограничения на длину фронтов импульсов. Всё это накладывает определённые требования на протяженность сети и тип провода, которым она выполнена. Стандарт рекомендует ориентироваться на следующую таблицу:
| Длина линии | Сечение медных жил кабеля |
| До 100 метров | Не менее 0,5 мм2 |
| От 100 до 150 метров | Не менее 0,75 мм2 |
| От 150 до 300 метров | Не менее 1,5 мм2 |
Нетрудно посчитать, что при протяженности линии в 300 метров медного провода сечением 1,5 мм2 и токе в линии 0,25 ампера, падение напряжения в линии составит 1,9 вольта, а это не превышает граничные 2 вольта. Учитывая, что не все источники питания линии делают на максимальный регламентируемый ток 250 мА, мы можем несколько более гибко использовать шину. Если ток в линии будет ограничен на уровне 90 мА, то для него условие потери не более 2 вольт выполнится уже на линии протяжённостью не 300 метров, а 850 метров (проводом 1,5 мм2). Если в линии будут выполняться требования по длинам фронтов импульсов, то система будет работать и на такой дистанции. Для того, чтобы обеспечить гарантированно стабильную работу системы, используйте рекомендованные параметры линии и не превышайте дистанцию 300 метров. Для больших дистанций применяйте повторители сигнала (репитеры).
Форма импульсов в линии при передаче данных.
Эффективная скорость передачи информации по шине составляет 1200 бит в секунду. Передача осуществляется в манчестерской кодировке, из-за чего реально в шине могут присутствовать скорости до 2400 импульсов в секунду (длительность импульса около 420 мкс). Фронты импульсов не должны быть длиннее 100 мкс.
Назначение выводов светодиодного драйвера с интерфейсом DALI.
Разработчики стандарта, как вариант, предлагают для прокладки шины DALI применять пятижильный кабель, в котором часть жил использовать для питания светильников (PE, N, L) и ещё две жилы – как интерфейс DALI, с такими цветами жил для популярного кабеля: PE желто-зеленый, N синий, L коричневый, DA1 и DA2 белый и черный. Для защиты от ошибок монтажа стандарт рекомендует входные цепи устройств DALI исполнять устойчивыми к подаче сетевого напряжения. Драйверы Аргос-Электрон устойчивы к подаче сетевого напряжения на вход DALI, однако будьте внимательны – не все следуют этой рекомендации.
Функционал технологии DALI.
В сетях DALI все устройства (кроме блока питания шины) можно разделить на два класса: устройства, которые генерируют команды управления (master), и устройства, выполняющие команды (slave). Подчинённые устройства в сети могут быть светильниками на основе ламп накаливания, люминесцентными, LED светильниками, преобразователями DALI/1-10, тиристорными диммерами и т.д. Большинство функций различных видов светильников схожи, а это означает, что в одной сети могут успешно работать источники света совершенно различных типов, и они буду совместно управляться по интерфейсу DALI.
Сейчас мы поговорим о LED драйверах. В составе LED светильника с DALI есть драйвер, в памяти которого можно хранить некоторые настройки работы светильника. Эти настройки можно изменить при помощи специального устройства в сети (обычно это преобразователь USB-DALI и компьютер). Как правило, при завершении монтажных работ системы освещения инженер-инсталлятор проводит настройку сети DALI и записывает настройки в драйверы, но перенастройка сети может быть произведена в любое время при эксплуатации системы. Вот примерный перечень возможных настроек:
— адрес устройства (позволяет обращаться к устройствам индивидуально);
— принадлежность устройства к группе (устройство может входить в любое количество групп с номерами от 0 до 15);
— яркость светильника в сцене (устройство может помнить свою яркость в любом количестве сцен с номерами от 0 до 15);
— минимальный и максимальный уровень яркости по шкале от 0 до 254 (позволяет добиться желаемой световой картины при всех уровнях яркости);
— уровень яркости при аварии сети DALI (уровень яркости при отсутствии питания шины);
— уровень яркости при включении (при наличии питания на шине);
— скорость изменения яркости при управлении;
— зависимость фактической яркости от кода яркости (линейная или экспоненциальная);
— настройки режимов самодиагностики.
В сети DALI команды могут быть адресованы не всем. Селективное управление может быть использовано диммерами и панелями управления с такими типами команд, как: широковещательные (т.е. всем); адресные (выполняются индивидуально); групповые (адресованы группе). Но есть и более тонкие инструменты управления, позволяющие разделить светильники по типам и т.п.
Управляющее устройство (диммер) в сети DALI может:
— управлять яркостью по шкале от 0 до 254 (широковещательно, группами, индивидуально);
— вызывать сцены освещения (ранее настроенные яркости светильников);
— включать и выключать светильники;
— запрашивать состояние светильника.
Стандарт DALI разрабатывается уже два десятка лет и до сих пор дополняется новыми функциями и типами устройств (уже эксплуатируются устройства стандарта DALI2 с расширенным набором функций). Стандартами описаны многие управляющие и исполняющие устройства. Но на данный момент всё ещё в разработке стандарты на некоторые типы датчиков и контроллеров.
Скажем несколько слов про управляющие устройства. Простейшее из них – это панель управления (человеко-машинный интерфейс) и датчики (например, присутствия или освещенности). Она может заключать в себе всего одну кнопку с одной функцией или целую группу органов управления и функций по управлению освещением (яркость, сцены и т.п.). Такие устройства чаще всего питаются от шины DALI и могут потреблять значительные токи (20 мА, например), что всегда нужно учитывать. Эти устройства не имеют адреса, не выполняют команды, а передают команды в момент управления ими человеком или согласно алгоритму действия. Количество таких устройств ограничено только энергопотреблением.
Сетью DALI может управлять программируемый контроллер или система на базе ПК, или сеть может быть подключена и к другим сетям управления, или к целой системе управления зданием (BMS) через конвертеры интерфейсов (и протоколов), например в KNX, LON, Modbus. Такие устройства позволяют не только производить управление, но и обеспечивать контроль технического состояния освещения.
Примеры сетей DALI
Попробуем разобраться с конструированием сетей DALI. Для этого начнём с малого и возьмём несколько светильников и диммер. Например, пять светильников потребляют от шины DALI I=5 х 2 мА = 10 мА и диммер потребляет 30 мА. Устройства управления, питающиеся от шины, имеют особенность кратковременно потреблять несколько больше номинального тока, после перехода шины из «нуля» в «единицу». Для расчётов вы можете: найти рекомендуемые параметры сети от производителя (если есть), измерить всё самим или «перезаложиться» раза в два относительно номинала. Пойдём третьим путём и будем считать, что диммер потребляет 60 мА. Итого общее потребление в сети — не более 70 мА. Выберем блок питания шины с номиналом тока от 70 до 250 мА (это обязательно должен быть блок питания именно для DALI).
Простейшая сеть DALI из светодиодных светильников (на основе ИПС), панелей управления (диммеров), блока питания шины (DALI PS) и преобразователя интерфейса DALI – USB.
Новые драйверы не имеют настроек адреса, групп, сцен и т.д. Поэтому, когда мы соберём схему в нашей минисети, мы сможем управлять яркостью только широковещательно, то есть всеми сразу. Диммер настроим “отправлять команды широковещательно”, и всё должно работать. Не используя средства настройки сети, мы можем только изменять количество светильников и добавлять диммеры, которые будут управлять системой из разных мест. Возможность настраивать сеть позволит решать более сложные задачи.
Для настройки адресов драйверов (а также групп, сцен и остальных параметров) необходим USB-DALI преобразователь и ПК со специальным программным обеспечением (чаще всего поставляется с преобразователем). Все настройки производятся согласно стандарту DALI, и для их осуществления достаточно следовать инструкции к выбранному ПО, здесь драйверы Аргос не имеют особенностей. Драйверы могут быть настроены как уже в составе всей системы освещения, так и отдельно по одному. Но следует обратить внимание, что преобразователь USB-DALI, как правило, не оборудован источником питания шины DALI, и для нормального функционирования обмена по интерфейсу необходимо подключать внешний источник.
Рассмотрим применение групп. Допустим, у нас имеется зрительный зал кинотеатра с зонами освещения: зрители, проходы, сцена, вход. При настройке разобьём светильники на аналогичные группы: 1, 2, 3, 4 соответственно. Установим пять диммеров (на каждую группу по одному) и один общий — теперь между сеансами (например, во время уборки) мы можем задать общий уровень освещения для всего зала, а с началом сеанса отключить группу 1 и 3, а 2 сильно задиммировать. Группу 4 можно оставить на усмотрение персонала, проверяющего билеты, и установить этот диммер непосредственно возле них.
Сцены. В «нашем» кинотеатре все мероприятия периодически и полностью повторяются (уборка, начало сеанса, сеанс и т.д.). Для упрощения управления освещением применим сцены. Это означает, что в светильники мы запишем уровни яркости для всех типовых схем освещения, например сцена №1 «сеанс»: светильники над зрителями и сценой выключены, проходы освещены на 10%; №2 «окончание сеанса»: потолочные светильники 50% (что бы не слепить), проходы 80% и т.д. Если записать в драйверы достаточно большое время изменения яркости (маленькую скорость), то переход между сценами станет очень комфортным и незаметным. Теперь все необходимые манипуляции со светом во время работы выполняются с одной панели переключением 3-х — 5-ти сцен. А диммер на входе мы оставим всё так же управлять освещением возле него.
Подобных применений может быть масса, а возможность применения различных датчиков количество вариантов ещё значительно увеличивает.
Самодиагностика в DALI.
Драйвер DALI может отвечать на запрос статуса. На этот запрос возможно несколько различных ответов, например: «ОК», «холостой ход», «короткое замыкание» и т.д. (все ответы имеют однозначный, описанный стандартом числовой код). Эта функция позволяет удалённо производить контроль систем освещения без задействования персонала.
Для более подробной диагностики может быть применён более сложный метод. В этом случае драйверу отдаётся команда «начать автокалибровку». Выполняя эту команду, драйвер будет в течении нескольких минут автоматически менять яркость светильника во всём диапазоне и измерять электрические параметры светодиодного модуля. Измеренные параметры будут записаны как образцовые. В дальнейшем во время работы драйвер будет постоянно сравнивать текущее состояние с образцовым и при отклонении выдаст ошибку. Эта функция позволит отследить частичный выход из строя светодиодной панели (погасло несколько диодов), температурные перегрузки, выход драйвера из строя и прочее. Драйверы Аргос допускают отклонения основных параметров на 10% в каждую сторону, это позволяет не реагировать на изменения параметров светодиодной панели, связанные с изменениями температуры.
В заключение темы хочу обратить внимание на несколько важных аспектов работы сетей DALI.
При проектировании освещения всегда следите, чтобы количество драйверов в одном сегменте сети не превышало 64. Правильно выбирайте сечение проводов и блоки питания шины. Помните, что настройки сети хранятся в драйверах: перестановка светильников местами повлечёт за собой изменение работы освещения; при замене вышедшего из строя светильника новый необходимо настроить; продаваемые на вторичном рынке светильники или светильники, вернувшиеся от клиента, могут иметь такие настройки, что могут показаться вышедшими из строя.
Технология PUSH.
На базе технологии DALI развилась технология PUSH, которая в своей основе родилась и развивалась независимо от DALI, и была перенесена на новую платформу. Поскольку стандарт появился уже после появления подобных систем, не все считают необходимым его выполнять или выполнять полностью. Так, среди семейства этих технологий у различных производителей можно обнаружить массу названий типа: PUSH DIM, SWITCH CONTROL, SWITCH DIM, PUSH BUTTON и т.д. Все эти системы очень похожи, но могут работать немного отлично друг от друга, что может усложнить совместное использование устройств различных производителей. Не все устройства, работающие по подобной технологии, поддерживают DALI. Суть технологии расскажем на основе алгоритма работы нашего драйвера.
Функциональное назначение выводов светодиодного драйвера при управлении PUSH.
Управление устройствами осуществляется подачей на клеммы линии управления DALI напряжения питания сети переменного тока 230 Вольт. Для этого применяется коммутирующее устройство типа кнопки или реле, которое и подает на линию управления питание. При кратковременном однократном нажатии на кнопку (см. рисунок) выключенный драйвер включится, а при повторном – выключится снова. Продолжительное нажатие на кнопку приведёт к плавному изменению яркости светильника, повторное нажатие изменит направление регулирования. В процессе эксплуатации системы освещения могут возникать ситуации “рассинхронизации” светильников по причине, например, замены светильников, отключения некоторых светильников от сети и т.п. Для того, чтобы синхронизировать яркости светильников и направления регулирования, необходимо удерживать кнопку нажатой более 30 секунд – светильники установятся в одинаковую яркость. Если дважды коротко нажать на кнопку, яркость, установленная в данный момент, будет записана в память и будет устанавливаться при каждом включении драйвера в сеть.
Эта технология в некоторых случаях не уступает другим технологиям диммирования, но может быть значительно более выгодна экономически. На основе PUSH очень легко сделать систему коридорного освещения с проходными выключателями, но, в отличии от классической, количество выключателей не ограничено. При необходимости группового управления освещением с небольшим количеством групп система 1-10В предложит удобство за сравнительно небольшую стоимость реализации, а PUSH предложит возможность управления из нескольких мест (необходимо учитывать, что стоимость драйверов с DALI обычно выше, чем с 1-10).
Схема управления группой светильников при помощи PUSH из нескольких мест (в однофазной сети вверху и трёхфазной внизу)
Перед подачей сетевого напряжения на линию управления убедитесь, что в ней нет устройств, которые могут выйти из строя (USB-DALI, диммеры, блок питания DALI и т.п.).
Технологии DALI и PUSH настолько тесно связаны, что используют общие ресурсы. Записанная по технологии PUSH в драйвер яркость при включении, фактически является яркостью при аварийном включении DALI (яркость при включении без питания шины) – если драйвер переставить из сети PUSH в сеть DALI, он будет использовать эту настройку. Попытка передать данные DALI в сеть управления PUSH с высокой долей вероятности приведёт к выходу из строя модуля DALI. Поэтому после включения драйвер анализирует активность на линии управления и принимает решение в сети какого типа (DALI или PUSH) он находится и, если это сеть PUSH, на запросы DALI он отвечать не будет. Это означает, что если при наладке сети DALI вы ошибочно подали сетевое напряжение на линию управления (или ещё каким-либо образом получили на линии высокие значения переменного напряжения), то даже после исправления ошибки драйверы не будут отвечать, пока вы их не выключите (минимум на 20 секунд).
В связи с тем, что для PUSH и DALI используются одни и те же узлы и участки схем, вход управления драйвера, используемого в режиме PUSH, довольно чувствителен к помехам, которые могут быть наведены промышленным оборудованием и т.п. Это связано с тем, что, как было описано выше, пороговые уровни сигналов DALI находятся в районе десятка вольт, а линия управления слабо нагружена. В связи с этим мы рекомендуем для линии управления оба провода использовать отдельно от питания драйверов на всей длине линии, минимизировать длины проводов управления, выбирать коммутирующие устройства с минимальным дребезгом контактов. Для повышения помехоустойчивости линии управления предлагаем вам несколько вариантов схем, снижающих уровень помех.
Схема включения RC-фильтра в линию управления PUSH.
Схему RC-фильтра для интерфейса PUSH можно встретить в рекомендациях известных производителей драйверов, и она неплохо себя зарекомендовала. Как вариант улучшения помехозащищённости линии можно попробовать использовать маломощную лампу накаливания (лампочку для холодильника) в линии управления или оба решения одновременно.
Лампа накаливания шунтирует линию управления PUSH.
Заметим, что лампа будет загораться только в момент нажатия кнопки (кратковременно) и может быть размещена в коммутационной коробке или щите.
Необходимо упомянуть, что входы управления светодиодных драйверов нашего производства (и подавляющее большинство устройств других производителей) минимально защищены от импульсных помех электросети, не имеют защит от межфазного напряжения и обеспечены базовой гальванической изоляцией от сети (изоляция от выходных цепей обеспечена на напряжение не менее 2,5 кВ). Это означает, что если вы проектируете систему освещения с технологией PUSH, она будет монтироваться в промышленных помещениях, на улице и в других местах с высоким уровнем помех в сети, мы рекомендуем линию управления отдельно дополнительно защитить устройством УЗИП и реле напряжения. Драйвер остаётся работоспособен при выходе из строя цепей управления в драйвере, но перестаёт управляться.
В статье использовалась информация из Википедии и с официального сайта консорциума DALI. Ответы на часто задаваемые вопросы по работе наших драйверов с технологией DALI можно посмотреть по ссылке.
Что такое диммируемый драйвер и как его установить?
Apr 21, 2023|
Драйверы светодиодов должны быть отрегулированы, чтобы регулировать количество энергии, поступающей на светодиод, поскольку светодиоды работают на низком напряжении и постоянном токе. Электрический компонент, называемый драйвером светодиода, управляет напряжением и током источника питания, чтобы использование светодиода было безопасным и полезным. Драйвер светодиода изменяет подачу переменного тока (AC) в сеть на постоянный ток (DC), именно так часто подается питание.
Светодиод можно сделать диммируемым, изменив драйвер светодиода, который отвечает за регулирование тока, поступающего в источник света. Этот измененный драйвер светодиода, обычно называемый драйвером диммера светодиода, изменяет яркость светодиода. Крайне важно учитывать удобство использования приличного светодиодного диммера при покупке. Драйвер диммера светодиода с двойным встроенным пакетом (DIP) на передней панели позволяет пользователям быстро изменять выходной ток, который, в свою очередь, влияет на яркость светодиода.
Способность драйвера диммера для светодиодов работать с настенными панелями и источниками питания Triode for Alternating Current (TRIAC) — еще одна характеристика, на которую следует обратить внимание. Это гарантирует, что вы сможете быстро управлять количеством электроэнергии, подаваемой на светодиод, и что ваш диммер будет работать для любого задуманного вами проекта. Вы можете легко изменить интенсивность светодиодного освещения благодаря диммируемым светодиодным драйверам. Наряду со светодиодным диммером или системой домашней автоматизации, вы можете затемнить светодиодную ленту с помощью наших сетевых диммируемых драйверов, часто известных как TRIAC.
По сравнению с недорогими диммерами с ШИМ, установленными на низковольтной стороне цепи (12 В или 24 В постоянного тока), диммируемые драйверы обеспечивают улучшенное затемнение и управление. Это долговечное и стильное решение, позволяющее спрятать кабели внутри ваших стен и размещающее управление диммированием там, где вы этого ожидаете: непосредственно на выключателе.
Обычные блоки питания и трансформаторы не предназначены для диммерных выключателей и ведут себя хаотично при диммировании. В лучшем случае ваши огни могут немного потускнеть, но они могут тускнеть неравномерно или мерцать, а в худшем случае они вообще не могут погаснуть. Ответ — диммируемый драйвер, источник питания, созданный для использования с диммерным переключателем.
Типичная установка драйвера затемнения устанавливается следующим образом.
Пожалуйста, ознакомьтесь с материалами, предоставленными вместе сдиммерный переключатель и диммируемый драйверчтобы убедиться, что он соответствует. Драйвер с регулируемой яркостью устанавливается почти так же, как и блок питания без регулировки яркости.
Со стороны постоянного тока (выход) вы подключите положительный и отрицательный провода к светодиодной ленте (или другому низковольтному осветительному изделию). На стороне переменного тока (вход) вы подключите нейтральный и заземляющий провода непосредственно к источнику питания.
Провод под напряжением от вашего домашнего источника питания будет подключаться к входу переключателя диммера, а выход переключателя затемнения будет подключаться к проводу под напряжением драйвера с регулируемой яркостью. ПРИМЕЧАНИЕ. Просмотрите материалы, прилагаемые к вашемудиммерный переключатель и диммируемый драйвер, так как многие установки также потребуют подключения диммера к земле. Соединения могут быть выполнены с помощью проволочных гаек, стыковых соединений или любых других соединителей, которые соответствуют стандартам в вашем регионе. Обязательно прокладывайте провода сквозь стены, где это возможно, чтобы скрыть их как от глаз, так и от случайного контакта.
