Задачи управления освещением от Lutron

Задача управления освещением является одной из самых актуальных в индустрии инсталляций аудио-видео систем и систем домашней автоматизации. При этом, инсталляторы зачастую сталкиваются с тем, что на одном объекте используются источники освещения различных типов, которые предъявляют к системе управления различные требования.

Сегодня в быту обычно используется всего три вида ламп. Это лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные. Основная задача при домашнем применении систем освещения – хорошо осветить требуемое помещение и, конечно, максимально сэкономить электроэнергию. Помогают в этом правильно подобранные лампы и диммеры (регуляторы).

Классический поворотный диммер

Лампы накаливания (обычные и галогенные)

Лампы накаливания знакомы всем – это классические лампы с колбой, внутри которой светится нить из вольфрама (или его сплавов), при этом сама колба изначально была просто заполнена вакуумом, а позже туда стали закачивать инертный газ, например, аргон. Такие лампы, как правило, очень неэкономичны, выделяют много тепла, а современные лампы еще и весьма ненадежны (сказывается низкое качество изготовления). Стандартный срок службы лампы ограничивается «износом» вольфрамовой нити, в результате нагрева с которой испаряются атомы вольфрама и осаждаются на колбе. Зато лампы накаливания легко диммируются и не имеют в своем составе никаких электронных компонентов, которые могут вывести лампу из строя раньше старения ее основных излучающих элементов. Еще они – самые дешевые. На этом все преимущества, пожалуй, и заканчиваются.

Лампа накаливания

Галогенные лампы являются подвидом ламп накаливания. В них в колбу закачиваются пары галогенов (брома или иода), что позволяет увеличить температуру спирали (повышается яркость), а также препятствовать осаждению атомов вольфрама на колбе (увеличивается срок службы). Такие лампы очень горячие, поэтому всегда существует опасность ожога или возгорания, но диммировать их можно точно так же, как и обычные лампы накаливания.

Галогенная лампа

Люминесцентные (они же – «энергосберегающие») лампы

Эти лампы тоже должны быть хорошо знакомы – техническое освещение до недавнего времени выполнялось исключительно на таких источниках света, представляющих собой длинные трубки белого цвета. Это лампы газоразрядного типа, в них закачена ртуть, которая при электрическом разряде создает УФ-излучение, преобразующееся в видимый спектр люминофором. Большая проблема таких ламп в том, что их нельзя напрямую подключать к электрической сети. В «холодном состоянии» такая лампа имеет большое сопротивление и для зажигания разряда необходим импульс высокого напряжения. А после зажигания ток в ней многократно возрастает, поэтому необходимо применять ограничивающее сопротивление. Все эти функции выполняет специально сконструированный балласт, применяющийся сегодня в двух вариантах – электромагнитный балласт с неоновым стартером и электронный балласт.

Люминесцентные лампы

За счет состава люминофора можно легко варьировать световой оттенок, они потребляют в разы меньше электроэнергии, но при этом являются химически опасными (содержат ртуть), являются деградирующими со временем (изменяющиеся характеристики люминофора меняют характеристики светового потока) и оснащены дополнительными устройствами, понижающими общую надежность системы. Более того, эти устройства усложняют процесс диммирования, так как для успешной регулировки яркости должны быть установлены специальные балласты.
Что интересно, к виду люминесцентных относятся и так называемые «энергосберегающие» лампы. Это те лампы, которые до недавних пор были очень популярны. И не удивительно – энергопотребление в разы ниже при том же световом потоке, что и обычная лампа накаливания. Недостатки – все те же, только балласты интегрированы в цоколь и при выходе его из строя лампу придется утилизировать (именно утилизировать, а не выбросить – входящая в состав ртуть ядовита и лампу необходимо сдать в ДЭЗ, где ее должны уже передать на утилизацию), в то время как в обычном люминесцентном светильнике можно менять все компоненты по мере выхода их из строя. Теоретически «энергосберегающие» лампы также должны выпускаться в версиях для диммирования, но в России в общедоступных местах таких ламп не было обнаружено.

Различные варианты исполнения энергосберегающих ламп с цоколем Е27

Светодиодные лампы

Это самый современный и самый эффективный на сегодня способ освещения. Он основан на использовании светоизлучающего диода, который излучает свет при прохождении через него тока в прямом направлении. У такого типа освещения множество преимуществ – экономичность, механическая прочность, высокая световая отдача, нечувствительность  к количеству циклов включения/выключения. Однако есть и минусы – светодиоды также нельзя напрямую подключать в сеть, они работают от низкого напряжения и для конвертации 220 Вт применяются специальные драйверы. Которые, кстати, бывают двух типов – постоянного напряжения и постоянного тока. Современные светодиодные источники света выпускаются как в виде готовых светильников, так и в виде лент (драйверы подключаются отдельно), а также готовых ламп (драйвер встроен в корпус). Более того, светодиоды не только выдают высокий световой поток, но также и сильно греются, требуя отвода тепла и довольно крупных радиаторов.

Светодиодная лампа

В зависимости от типа драйвера применяются два механизма диммирования. Это широтно-импульсная модуляция (PWM) и изменение уровня постоянного тока (CCR). Драйверы постоянного напряжения всегда используют только PWM, а вот драйверы постоянного тока могут использовать как PWM, так и CCR.
CCR иногда называют «аналоговым диммированием» - уровень яркости светодиода напрямую зависит от протекающего тока. В PWM все несколько сложнее – каждый диод имеет специально рассчитанный ток, при котором он обеспечивает максимальную яркость. Соответственно при широтно-импульсной модуляции ток постоянно скачет между нулем и максимальным значением с высокой частотой. Грубо говоря, LED либо выключен, либо находится под максимальным током. Например, чтобы обеспечить яркость 25% от максимума, необходимо «включать» светодиод 25% времени, оставшиеся 75% времени он будет выключен, что выразится в результирующей яркости 25%.

PWM

CCR

Lutron ECO System

Мы не зря сделали такое обширное вступление, его цель – показать, что разнообразие существующих источников света (и ведь мы затронули только домашнее применение!) и различные методы их диммирования совсем не упрощают процесс установки современного освещения в квартиру или частный дом. Необходимо не только выбрать необходимые в конкретном случае виды освещения и совместимую с ним аппаратуру для комфортного и безопасного изменения яркости. И здесь на помощь придет универсальная линейка оборудования Lutron ECO System, которая с успехом способна управлять всеми вышеописанными видами освещения (естественно, при использовании совместимых с диммированием ламп). В ECO System есть драйверы для диммирования всех возможных светодиодов и балласты для работы с люминесцентными лампами. А благодаря цифровому протоколу возможно удобное и раздельное управление любыми группами светильников.

Электронный балласт Lutron для диммирования люминесцентных ламп

LED-драйвер для диммирования светодиодных ламп

Интеграция ECO System с другими системами Lutron (той же HomeWorks QS) позволяет строить продвинутые системы управления целыми зданиями. Совершенные технологии диммирования (именно Lutron выпустил первый полупроводниковый диммер) позволяют плавно и четко изменять яркость освещения, избегая мерцания, полного пропадания света в разные моменты времени, что зачастую является общей проблемой диммирования LED. Встроенная память позволяет восстановить уровень освещения после пропадания электричества. Высокая энергоэффективность системы может быть дополнена датчиками присутствия, что позволяет управлять освещением еще более эффективно.

Высокотехнологичные панели диммеров Lutron