Jste zde

Jaké jsou možnosti stmívání LED světel?

Světelná pohoda v domácnosti či na pracovišti je důležitým faktorem, který ovlivňuje naši každodenní činnost. Není to tak dávno kdy byl nejvíce rozšířen jeden typ světelného zdroje a to “klasická” žárovka.

Pozvolna se rozšířily tzv. halogenové žárovky a začaly se objevovat také kompaktní úsporné zářivky. Od září 2011 se pak začínají naplno rozmáhat LED žárovky a my se museli rozloučit s klasickými žárovkami, tentokrát se spotřebou 60 W. Bohužel stmívání LED žárovek či úsporných zářivek je problematický.
 
V běžné elektrické instalaci u nás používáme jmenovitého střídavého napětí 230 V, 50 Hz. Pro změnu svítivosti světelného zdroje musíme dosáhnout změny efektivní hodnoty procházejícího proudu.
 
Existují tři způsoby:
 
  • změnou amplitudy harmonického proudu
  • střídavým propouštěním a zadržováním vždy několika půlvln
  • změnou tvaru (deformací) střídavého proudu.
 
Jediný způsob, který je vhodný pro řízení osvětlení je právě deformaci harmonickéo napětí. Původní harmonický průběh napětí se pomocí fázového řízení zdeformuje a tím se omezí výkon respektive svítivost světelného zdroje. Fázové řízení můžeme aplikovat na náběžnou hranu nebo na sestupnou hranu. Vše je zobrzeno na náslejících grafech.
 
Obr.1. Fázové řízení pomocí triaku
 
Ve starších stmívačích se používá pro fázové řízení triak. Při spínání na náběžné hraně se polovodičový ventil otevírá v každé půlvlně spínacím impulsem a vypíná při průchodu nulou, zatímco při spínání na sestupné hraně se ventil otevírá při průchodu nulou a vypíná spínacím pulsem. V novějších stmívačích se používájí IGBT tranzistory – bipolární tranzistory s izolovaným hradlem nebo MOSFET tranzistory řízené mikroprocesorem. Tyto tranzistory se vyznačují rychlostí otevírání a zavírání. Tato metoda je založena na deformaci sinusového napětí a tím zmenšení výkonu. Tohoto způsobu lze využít pro světelné zdroje, které jsou přímo připojeny k sinusovému harmonickému napětí. Bohužel moderní LED žárovky obsahují zdroj proudu (budič) pro jednotlivé výkonové LED diody. Tento zdroj má svou vlastní elektroniku a pokud vstupní napětí deformujeme, může se tak zachovat nepředvídatelně. To znamená, že místo kýženého výsledku stmívání je blikání. Důležitým parametrem stmívačů je tzv. minimální zátěž. Ta se pohybuje v rozmezí 20-50 W, což je s úspornými či LED žárovkami těžko dosažitelné.
 
Obr.2. Připojení klasické a LED žárovky k síti
 
Výrobci stmívačů a světel na tuto problematiku samozřejmě reagují a nabízí různé možnosti řešení. Existují speciální LED lampy, které jsou označeny slovem "dimmerable". To znamená, že lampy jsou přizpůsobeny pro stmívání. Nevýhodou je vyšší cena a bohužel musím konstatovat, toto slovíčko nám nezaručí správnou funkci. Na stránkách větších výrobců lze najít seznam doporučených stmívačů, které by neměly mít problém s konkrétními typy vyráběných lamp. Jako příklad uvedu seznam od výrobce Philips a Megaman.
 
 
To neřeší příčinu, ale důsledek. Existuje jednoduché řešení, a to aby stmívač byl součástí elektroniky (zdroje proudu) řídící LED diody čili napájen z harmonického napětí a tím by nedocházelo k potížím.  Jak ale dostat informaci, na jakou hodnotu jasu se má světlo ztlumit, do této elektroniky? Jsou dvě možnosti: vzduchem nebo po přidaných drátech. Ve stávající instalaci je to pouze možnost první. Jako jedna z možností plynulého ovládání osvětlení je standard 1-10 V. Bohužel tento standard není moc flexibilní a jako analogový se nehodí do digitálních domovních systémů. Proto byl vytvořen otevřený protokol DALI, ten nám zaručuje přímé ovládání osvětlení. Existuje i řešení tzv. bezdrátové DALI –WLC DALI
Obr.3. DALI zapojení
 
Se zajímavým  řešením přišel výrobce Megaman. STMÍVÁNÍ POMOCÍ BĚŽNÉHO SPÍNAČE. Série MEGAMAN® DorS DIMMING bezproblémově doplňuje instalaci o funkci stmívání. Skokové stmívání kompaktních zářivek MEGAMAN je realizováno na běžných (VYP/ZAP) spínačích, s nastavením jasu na hodnoty 100%, 66%, 33%, a 5% dle vašeho výběru.
 
Obr.4. Megaman - stmívání pomocí běžného spínače
 
Každé sepnutí vypínače aktivuje stmívací program zdroje. Jas zdroje může být nastaven na hodnoty od 100%, 66%, 33% a 5%, a to postupným krátkým sepnutím v průběhu 3 vteřin. Zdroj může být znovu nastaven na plný jas jednoduše vypnutím spínače na dobu delší než 3 vteřiny a poté opětovným zapnutím. Jednoduché a pro nenáročného uživatele dostačující řešení. Velkou výhodou je aplikace na stávající instalaci.
 
Na americkém trhu se vyvíjí zařízení nazývané LIFX, které tvarem připomíná žárovku, je založené na LED technologii a je vybaveno Wi-Fi konektivitou. Každou ze žárovek lze přitom ovládat pomocí chytrého telefonu iPhone nebo zařízení s Androidem. Pokud si člověk bude chtít rozsvítit, bude muset nejprve po tmě najít mobilní telefon. Taková je doba, vše se musí ovládat přes chytré telefony. Proč ne. Zajímavou funkcionalitou je možnost si navolit nejen intenzitu osvětlení, ale i požadovanou barvu. Kromě toho bude aplikace umět postupně večer zhasínat a ráno rozvěcovat světla tak, jako by vás budilo slunce. Autoři slibují i speciální mód, kdy budou žárovky reagovat na beaty přehrávané hudby a během dovolené lze naprogramovat žárovky s podporou IP protokolu verze 6 tak, aby dům nevypadal opuštěně. Ačkoli zní nápad vybavit osvětlovací těleso bezdrátovou sítí šíleně, autoři slibují prodej během roku 2013. Necháme se překvapit.
 
Obr.5. Žárovka LIFX
 
Společnost Philips na podzim roku 2012 představila bezdrátovou LED žárovku PHILPS HUE. Žárovka umožňuje ovládat světlo bezdrátově opět pomocí  chytrého telefonu nebo tabletu. Startovací balík obsahuje tři žárovky, které jednoduše zašroubujete do stávajících patic, ty se připojí přes most HUE do sítě pomocí wifi a poté si stáhnete aplikaci z Apple Store a ovládáte. Celá aplikace je velice jednoduchá a obsahuje hodně možností jak žárovky nastavit. Například  změna barvy, změna odstínů denních barev, časovač pro spínání světel. Navíc Philips celou aplikaci otevírá komunitě jako open source, takže vývojáři jsou vítáni.
 
Rozdíl od LED žárovky LIFX je v přenosu dat. U žárovek  LIFX má být komunikace s každou žárovkou přímo pomocí wifi, u Philips HUE se komunikuje přes tzv. most HUE a ten  komunikuje s jednotlivými žárovkami pomocí technologie ZigBee. K mostu lze zapojit až 50 LED žárovek. Pokud se chcete dozvědět více o možnostech tohoto zajímavého produktu, navštivte následující stránky www.meethue.com. Koupit se dá jen na stránkách nebo prodejnách společnosti APPLE, kde sada 3 LED žárovek + most HUE vyjde na 4 750 Kč. 
Obr. 6. Startovací sada Philips HUE
 
 

Zamyšlení na závěr

Využití světla pro přenos dat není žádnou novinkou, ale co takhle využít k přenosu dat obyčejnou LED žárovku? Na následujícím videu je krátká konference, kde je vše vysvětleno. Lze zapnout české titulky. Harald Haas, profesor Technické univerzity v Edinburghu představuje novou síťovou technologii “Li-Fi” ( light-fidelity ).
 
 
V principu se jedná o namodulování dat na svit LED žárovky, jelikož lidské oko rychlé nepatrné změny amplitudy nepozná. Světlo slouží primárně k osvícení, ale zároveň k přenosu dat.  Využití tohoto principu je obrovské. Jelikož jsme obklopeni světelnými zdroji všude, máme možnost přístupového kanálu taktéž všude. Inteligentní pouliční osvětlení, komunikace mezi automobily, komunikační kanál pro podmořského robota a ostatních zařízení atd. Zatím je to jen těžko představitelné, ale kdo ví, kam se tahle problematika bude ubírat v budoucnu.
 
LED žárovky se během let obrovsky rozšířily a vývoj v osvětlovací technice nabral neuvěřitelnou rychlost. Konkurenční boj je nemilosrdný a tak o novinky není nouze a kde jinde, než na mezinárodním veletrhu lze tyto novinky vidět.   
 
 
Mezinárodní veletrh elektrotechniky, elektroniky, automatizace a komunikace Amper 2013 se bude konat v termínu od 19. do 22. března 2013 opět na VÝSTAVIŠTI BRNO. Vše podstatné k následujícímu, v pořadí již 21. ročníku sledujte na stránkách HW serveru nebo též na http://www.amper.cz/.

 

Hodnocení článku: 

Komentáře

Velmi kvalitny clanok, vdaka autorovi, o tejto teme je na webe toho malo. Len pre zaujimavost som nasiel aj na slovenskom webe jeden test resp. tabulku stmievacov a ziaroviek, moze sa niekomu hodit pri rozhodovani http://www.uspornaziarovka.sk/pages/Stmievate%C4%BEn%C3%A9-LED-%C5%BEiarovky.html

Z tych testov co tam porobili to vyzera naozaj ze NIKO ma zatial asi najkopatibilnejsi stmievac na LED ziarovky :) 
pekny den.

Víte, pokud je na LED žárovce napsané 80-260V / 12W , tak je v ní vnitřní regulátor, který i v tak širokém rozmezí vstupního napětí udržuje konstantní výkon. Pak samozřejmě můžete se vstupním napětím manipulovat (téměř) jak chcete a LEDka bude svítit pořád stejně...  Ono to vyplývá i ze zapojení, kdy je za vstupním usměrňovačem kondenzátor, který se nabije na nejvyšší napětí, které se na vstupu objeví, Takže jí můžete sebrat třeba 80% sinusovky (jak to dělají běžné stmívače) a pořád má na kondenzátoru svých 80V a svítí na plný výkon...

Jediné řešení stmívače pro LED je vnitřní regulátor výkonu přímo v žárovce - pak je zase problém, jak to ovládat.

lampička, která jede na halogenové žárovce na 3 režimy stmívání -  10W x 23W x 34W po výměně za smívatelnou LED G9, 18W, 56 LED na 3 režimy - 8W, 9W, 5W, svítí cca stejně, při poslední volbě o něco méně. Zjistili jsme ale, že při dvou prvních pozicích se nám ozývá bzučení z rozvodové desky nad dveřmi bytu - máme ale všechny jističe nové (3roky staré - bílé). Může to být nebezpečné?