Η σχεδίαση ενός διακόπτη dimmer ποικίλλει ανάλογα με τις ανάγκες της εγκατάστασης, ενώ πρέπει να λαμβάνει υπόψη όλα τα διεθνή πρότυπα, τόσο για τη λειτουργία του όσο και για την ασφαλή χρήση του.
Άρθρο του κ. Νικόλαου Μικέ*
Με την εξοικονόμηση ενέργειας να είναι ζωτικής σημασίας στις μέρες μας, αλλά και με τη συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για αρχιτεκτονικούς φωτισμούς υψηλής αισθητικής, οι διακόπτες dimmer είναι πλέον απαραίτητοι σε κάθε οικιακή και επαγγελματική εγκατάσταση.
Οι διακόπτες dimmer (ή απλώς dimmer) είναι ηλεκτρονικές συσκευές που μας επιτρέπουν να ρυθμίσουμε την ένταση του φωτισμού, να δημιουργήσουμε την κατάλληλη ατμόσφαιρα και ταυτόχρονα να εξοικονομήσουμε ενέργεια.
Η λειτουργία των dimmer
Η πιο διαδεδομένη χρήση των dimmer είναι η ρύθμιση της έντασης του φωτισμού, η οποία επιτυγχάνεται με δύο βασικές μεθόδους. Η πρώτη αφορά τη μείωση της ισχύος που παρέχεται στα φορτία, «ψαλιδίζοντας» την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος (Alternating Current [AC]) που καταλήγει σε αυτά. Η δεύτερη μέθοδος αφορά την αποστολή ενός σήματος αυξομείωσης της έντασης στον driver ή controller που ελέγχει το φωτισμό, διαχωρίζοντας έτσι την εντολή του dimming από την ηλεκτρική παροχή (π.χ. DALI, πρωτόκολλο 0/1-10V).
Phase-Cut dimming
Ο πλέον συνηθισμένος τρόπος ρύθμισης του φωτισμού που ανήκει στην πρώτη περίπτωση, είναι το Phase-Cut. Το dimming ουσιαστικά επιτυγχάνεται με το «ψαλιδισμό» ενός μέρους της κυματομορφής AC στο πεδίο του χρόνου. Η ένταση της φωτεινότητας των λαμπτήρων εξαρτάται από την ισχύ που μεταφέρεται σε αυτούς· κι επομένως, όσο περισσότερο «κόβεται» η κυματομορφή τόσο χαμηλώνει η φωτεινότητα. Το βασικό ηλεκτρονικό εξάρτημα των phase-cut dimmer είναι το TRIAC (Triode for AC), ενώ πιο σύγχρονα και εξελιγμένα dimmer μπορεί να περιλαμβάνουν διπολικό τρανζίστορ με μόνωση πύλης (insulated-gate bipolar transistor [IGBT]).
Η μέθοδος phase-cut μπορεί να εφαρμοστεί στο μπροστινό άκρο της κυματομορφής (Leading Edge) ή στο πίσω άκρο (Trailing Edge), όπως φαίνεται και στο σχήμα 1.
Οι «ψαλιδισμοί» αυτοί της κυματομορφής συμβαίνουν δύο φορές ανά περίοδο, ή αλλιώς δύο επί τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος, δηλαδή 100 φορές ανά δευτερόλεπτο.
Όπως φαίνεται και στο σχήμα 1, κατά το Leading-Edge έχουμε απότομη εναλλαγή από μηδενική τάση στην κορυφή του κύματος. Αυτό μπορεί να προκαλέσει δονήσεις, οι οποίες με τη σειρά τους μπορούν να οδηγήσουν σε θόρυβο ή βουητό του dimmer ή των λαμπτήρων. Η λύση γι’ αυτό το φαινόμενο αποτελεί το Trailing-Edge, που επιτρέπει την ομαλή αύξηση της τάσης.
Άλλες μέθοδοι dimming
Σε αντίθεση με το phase-cut dimming, υπάρχουν οι παρακάτω μέθοδοι που διαχωρίζουν την εντολή του dimming από την παροχή ενέργειας:
- 0/1-10V dimming: Είναι η μέθοδος στην οποία το dimmer στέλνει ένα σήμα ελέγχου συνεχούς ρεύματος (DC) μεταξύ 0 και 10 V στους driver ή τους controller του φωτισμού. Στα 10 V το φως βρίσκεται στη μέγιστη ισχύ, ενώ στα 0 V το φως χαμηλώνει στο ελάχιστο επίπεδο φωτεινότητας. Σε κάποιες περιπτώσεις απαιτείται διακόπτης για να σβήσουν τελείως τα φώτα. Συνήθως χρησιμοποιείται σε επαγγελματικές εφαρμογές, όπως είναι γραφεία, καταστήματα κ.ά. Δίνει τη δυνατότητα ταυτόχρονου ελέγχου μεγάλου πλήθους φορτίων χωρίς περιορισμό στην ισχύ, κάτι που αποτελεί πλεονέκτημα έναντι των phase-cut dimmer.
- 12/24V dimming: Αφορά κυρίως τον έλεγχο ταινιών LED (μονόχρωμων, RGB [κόκκινων, πράσινων και μπλε] ή RGBW [κόκκινων, πράσινων, μπλε και λευκών]). Η ρύθμιση της φωτεινότητας μπορεί να γίνει με δύο μεθόδους: α) με διαμόρφωση πλάτους (Pulse Width Modulation [PWM]), β) με μείωση σταθερού ρεύματος (Constant Current Reduction [CCR]).
Με τη μέθοδο του PWM, το ρεύμα εναλλάσσεται εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο, μεταξύ του 0 και του ονομαστικού ρεύματος εξόδου. Αυτό σημαίνει ότι το φορτίο LED βρίσκεται για κάποιο διάστημα απενεργοποιημένο, ενώ για το υπόλοιπο διάστημα ενεργοποιημένο. Η αναλογία χρόνου ενεργοποίησης / απενεργοποίησης καθορίζει το επίπεδο φωτεινότητας. Στο διάγραμμα 1 το ρεύμα εξόδου του driver για φωτεινότητα είναι περίπου 25%.
Με τη μέθοδο του CCR, το ρεύμα ρέει αδιάλειπτα προς το φορτίο LED, αλλά μεταβάλλεται η έντασή του ώστε να επιτευχθεί το επιθυμητό ποσοστό φωτεινότητας. Χαμηλότερη ένταση του ρεύματος οδηγεί σε χαμηλότερη φωτεινότητα (διάγραμμα 2).
DALI
Το DALI είναι ένα ψηφιακό πρωτόκολλο για τον έλεγχο φωτισμού. Αποτελεί ένα πρωτόκολλο αμφίδρομης επικοινωνίας που επιτρέπει στον ελεγκτή όχι μόνο να στέλνει εντολές διαχείρισης φωτισμού, αλλά και να διαβάζει την κατάσταση των φωτιστικών σωμάτων. Επιπλέον επιτρέπει τη διαχείριση των χρωμάτων, την αποστολή ομαδικών εντολών, την ενεργοποίηση σκηνών και άλλα.
Σχεδιασμός
Ο σχεδιασμός ενός dimmer προκύπτει από τους εξής παράγοντες:
- Τον τύπο του φορτίου.
- Τον τρόπο χειρισμού.
- Την τοποθέτησή του.
Τύποι φορτίων
Τα dimmer μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο μιας πληθώρας φορτίων, από απλούς λαμπτήρες μέχρι και ηλεκτρικά μοτέρ. Ο σχεδιασμός του κατάλληλου dimmer για τον εκάστοτε τύπο φορτίου πρέπει να γίνει προσεκτικά, ώστε να επιτύχουμε το ιδανικό αποτέλεσμα και να αποφύγουμε προβλήματα ή ανεπιθύμητα αποτελέσματα κατά τη ρύθμιση.
Μερικοί από τους πιο διαδεδομένους τύπους φορτίων είναι οι λαμπτήρες πυράκτωσης, οι λαμπτήρες φθορισμού (CFL), οι λαμπτήρες LED, οι ταινίες LED, οι λαμπτήρες αλογόνου, ηλεκτρονικοί / επαγωγικοί μετασχηματιστές και ηλεκτρικά μοτέρ.
Τρόποι χειρισμού
Ο χειρισμός ενός dimmer μπορεί να γίνεται με διάφορους τρόπους:
- Τοπικά με τη χρήση περιστροφικών ποτενσιομέτρων ή ενσωματωμένων πλήκτρων.
- Ενσύρματα απομακρυσμένα με τη χρήση τοπικών στατικών σημείων με push buton.
- Ασύρματα απομακρυσμένα με τη χρήση Wi-Fi, RF, Zigbee, Bluetooth.
Η σχεδίαση του dimmer, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, προσαρμόζεται ανάλογα με τον επιθυμητό τρόπο χειρισμού.
Τρόποι τοποθέτησης
Ανάλογα με τις ανάγκες τις εγκατάστασης, ένα dimmer μπορεί να τοποθετηθεί σε ράγα πίνακα, χωνευτά σε κυτίο διακόπτη, εξωτερικά με επίτοιχη στερέωση ή να είναι «κρυφά» τοποθετημένο σε κάποιο σημείο της εγκατάστασης. Επίσης μπορεί να απαιτείται βαθμός στεγανότητας IP εάν πρόκειται να τοποθετηθεί σε εξωτερικό χώρο.
Συνεπώς, η σχεδίαση ενός dimmer ποικίλλει ανάλογα με όλα τα παραπάνω. Σε όλα τα στάδια της σχεδίασής του πρέπει να λαμβάνονται υπόψη όλα τα διεθνή πρότυπα, τόσο για τη λειτουργία του όσο και για την ασφαλή χρήση του.
Συνεπώς, ο σχεδιασμός του ηλεκτρονικού κυκλώματος καθώς και η επιλογή υλικών πρέπει να γίνονται μεθοδικά και υπό συγκεκριμένους κανόνες, ώστε το τελικό προϊόν να είναι πλήρως πιστοποιημένο.
*Ο κ. Νικόλαος Μικές είναι ηλεκτρονικός μηχανικός της εταιρείας «Master Electric & Electronic / Αρ. Τσιτσίκας & Σία Ο.Ε.»
