himmentaminen yleisesti

Yleistä asiaa LED -valojen himmentämisestä

Tähän artikkeliin tulemme kokoamaan tietoa mikä liittyy LED valojen himmentämiseen. Periaatteessa LED valojen himmentäminen on erittäin helppo ja yksinkertainen asia. Tarvitaan vain LED valolähde, siihen sopiva himmennin (usein virheellisesti myös ohjain) ja himmentimen ohjaukseen sopiva säädin. Usein himmennin ja säädin on yhdistetty yhdeksi ja samaksi tuotteeksi, mutta ei aina. On tärkeää ymmärtää, että himmennin himmentää varsinaista valoa tavalla taikka toisella (yleensä PWM tekniikalla)  ja säädin säätää himmennintä tavalla taikka toisella (1-10V, DALi, push-dim, KNX, Triac, Zigbee, Wifi jne). Suurinta osaa valotuotteistamme voidaan himmentää juuri tällä periaatteella.

Aluksi käymme läpi joitakin pohjatietoja LED valojen ohjauksista. Nämä ehkä auttavat selventämään ja auttamaan himmentimen valintaa, varsinkin jos etsitään jotain erikoisempaa tai yksilöllisempää ratkaisua. Jos tämä pohjatieto menee yli ymmäryksesi, niin se ei välttämättä haittaa. Tässä artikkelissa on aika paljon teknistä pohjatietoa ja asiaa niitä kaipaaville, mutta kaikkea ei todellakaan tarvitse ymmärtää normaalitilanteessa.

 

LED VALOJEN OHJAUSMENETELMÄT

Jotta voimme käydä valojen eri himmennysmenetelmiä läpi, täytyy ensin tietää, kuinka valoja ohjataan. LED valojen ohjaus voidaan karkeasti jakaa kahteen eri menetelmään. Nämä ovat

● Constant voltage (CV) eli vakiojännite
● Constant current (CC) eli vakiovirta

Jotta oikea himmennin voidaan yleensä valita kyseiseen LED valoon, pitää yleensä tietää kummalla menetelmällä kyseinen valo toimii. Eri ohjausmenetelmät ovat siis:

 

CONSTANT VOLTAGE (CV)

Vakiojännitteellä (yleensä tasajännitteellä) toimivia LED valoja ovat mm LED valonauhat ja jotkin LED listat sekä useat tasajännitteellä toimivat korvauspolttimot (G4, MR11, MR16 jne). Tunnistat nämä valot yleensä siitä, että niiden teknisissä tiedoissa on annettu käyttöjännite eli esimerkiksi 12 Vdc tai 24 Vdc (dc = tasajännite, direct current). Näitä valoja siis ohjataan syöttämällä niihin tasajännite esimerkiksi jännitelähteellä. Valoja ei voida himmentää niin, että säädetään syöttöjännitteen tasoa (esim. 12 volttia tiputetaan 10 volttiin), koska LED valon sisältämän valodiodin säätöalue on joko hyvin pieni tai sitten niin tarkka, että valo sammu äkkinäisesti hyvin pienestä jännitteen muutoksesta (jopa 0,3 V muutos). Näitä valoja himmennetään syöttöjännitteen pulssisuhdetta (PWM) säätämällä (katso selitys alta). Himmennys tehdään yleensä ulkoisella PWM himmentimellä.

Tasajännitteellä toimivan valaistuksen himmentämiseen käytetäänkin tyypillisesti pulssinleveysmodulaatiota (eli pulssisuhdemodulaatiota), jossa jännitteen päällä- ja poissaolon keskinäinen suhde määrää valon voimakuuden. PWM himmennys soveltuu vakiojännitteellä (CV) ohjattaville LED valoille kuten mm. LED nauhoille, korvauspolttimoille ja joillekin LED -listoille.

 

CONSTANT CURRENT (CC)

Vakiovirralla toimivia LED valoja ovat mm. LED paneelit sekä uppo- ja pinta-asennettavat LED valot (down-light). Tunnistat nämä valot siitä, että niiden teknisissä tiedoissa on annettu ohjausvirta eli esimerkiksi 700 mA tai 1050 mA. Näitä valoja ei siis ohjata jännitteellä, joten tasajännitelähde ei sovellu niiden ohjaukseen. Tarvitaankin ns. LED ohjain (vakiovirtaohjain).  Valojen himmennys näissä tapahtuu ohjausvirtaa säätämällä eli maksimimäärää pienentämällä. Tämä virran säätö tapahtuu LED ohjaimen sisällä, jolloin LED ohjaimen tulee olla himmennettävä malli. Joitakin LED ohjaimia voidaan ohjata himmennettäväksi myös niin, että niiden omaa syöttöjännitettä katkotaan erillisellä PWM himmentimellä (lähinnä tasajännitteellä toimivat virtaohjaimemme). Tällöin tämä PWM himmennin on yleensä sama kuin vakiojännitteellä toimivien valojen himmennin jonka perään asennettaan LED vakiovirtaohjain. Tälläiset LED ohjaimet toimivat aina tasajännitteellä (alle 50 V) ja niiden tulojännite on aina suurempi kuin mahdollinen lähtöjännite.

 

 

ERILAISET HIMMENTIMET JA VALONSÄÄTIMET

Himmentimiä on hyvin monenlaisia, mutta lopulta ne kaikki kuuluvat siis jompaan kumpaan edellä mainittuun ohjausmenetelmään, eli ne ohjaavat LED valoa joko vakiojännitteellä tai vakiovirralla. Suurimmat erot eri himmentimien välillä tulevatkin himmentimien säädöstä, kuinka niiden säätö käytännössä toteutetaan. Erilaisia himmentimien säätömenetelmiä voivat olla mm.

● Triac (tyristori) tyyppinen valonsäädin, säätöä ohjataan joko kierrettävällä napilla tai painikkeilla.
● Transistorityyppinen (ns. nollapiste) valonsäädin, säätöä ohjataan joko kierrettävällä napilla tai painikkeilla.
● Painonappi (push-dim, switch-dim). Normaali katkaisija varustetaan palauttavalla painikejousella (impulssijousi)
● Kosketuksella (touch)
● Infrapunalla (IR)
● Joustava ohjausjärjestelmällä (usean eri menetelmän joustava sekoitus)
● 1-10 V ohjaus (analoginen valojen ohjaus)
● DALI (digitaalinen valojen ohjaus)
● KNX (kiinteistöautomaatio, digitaalinen)
● Zigbee
● EnOcean
● Apple iOS sovelluksella (WiFi)
● Android sovelluksella (WiFi)
● WiFi (suoraan erillisellä WiFi kaukosäätimellä tms)
● Kauko-ohjain (erilaisia)

 

Säätömenetelmä ei ota kantaa siihen, millaisia LED valoja sillä voidaan säätää, vaan millaista LED valoille tarkoitettua himmennintä sillä voidaan säätää. Eri säätömenetelmillä voidaan säätää sekä CV (constant voltage, vakiojännite) että CC (constant current, vakiovirta) himmentimiä. Jos valitset esimerkiksi LED tuotteeksi LED nauhan, voidaan sitä himmentää lähes kaikilla yllä mainituilla säätömentelmillä. Himmennin valitaan sen mukaan, mitä valoa se ohjaa (LED nauha) ja miten himmennystä säädetään (painonappi).

 

YLEISIMMÄT SOVELLUKSET HIMMENNYKSEN SÄÄDÖN OSALTA OVAT:

Yleisimmät himmennysmenetelmät ovat:

  • Langaton ohjaus (esim. Joustava järjestelmällä)
  • Himmentäminen 1-10V säätöjännitteellä
  • Painikenappi (push-dim)

 

Käymme eri artikkeleissa kuitenkin läpi näitä himmennysmenetelmiä. Seuraavassa on luetteloitu aiheita. Artikkelit valmistuvat (ovat päivityksessä) lähitulevaisuudessa.

 

Painikenappisäädöllä toimivat vakiojännitehimmentimet (push-dim, CV)

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • Painikenappisäädöllä toimivat pwm-himmentimet
  • Painikenapilla toimiva pwm-himmennin ja sen kytkentä
  • LED nauhan käyttöön ja himmentämiseen tarvittavat tuotteet
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

Painikenappisäädöllä toimivat vakiovirtahimmentimet (push-dim, CC)

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • Painikenappisäädöllä toimivat vakiovirtaohjaimet
  • Painikenapilla toimiva virtaohjain ja sen kytkentä
  • LED valon käyttöön ja himmentämiseen tarvittavat tuotteet
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Analogisella 1-10V säädöllä toimivat pwm -himmentimet (CV)

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • 1-10V ohjauksella toimivan pwm-himmentimen kytkentä
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

Analogiselle 1-10V säädöllä toimivat vakiovirtahimmentimet (CC)

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • 1-10V ohjauksella toimivan virtaohjaimen kytkentä
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

Analogiselle 1-10V säädöllä toimivat jännitelähteet (CV)

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • 1-10V ohjauksella toimivan jännitelähteen kytkentä
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

1-10V säädöllä toimivien himmentimien ja ohjaimien sovelluksia

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • Langaton säätö 1-10V ohjauksella
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

KNX/DALI -ohjaukset, pwm -himmennin (CV) digitaalisella ohjauksella

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • LED nauha DALI -ohjauksella
  • LED paneeli DALI -ohjauksella
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

WiFi, säätö langattoman verkon yli

Yllä oleva linkitettu otsikko sisältää aiheet:

  • Apple iOS
  • Google Android
  • Tilattavat tuotteet (ohjaimet) verkkokaupassamme

Artikkeli on vielä tekeillä.

 

Triac / Tyristorityyppiset himmentimet (230 Vac)

Tämä on perinteinen “hehkulampuille” käytetty himmennysmenetelmä ja on edelleen hyvin yleisesti käytössä mm. saneerauskohteissa.  Verkkojännitteellä toimivassa valohimmentimessä sähköä valolle päästävä triac ohjataan päälle johtavaksi sopivassa kohtaa verkkojännitteen puolijaksoa ja tämän ohjaushetken jälkeen se päästää sähköä valolle seuraavaan verkkojännitteen nollakohtaan saakka. Mitä aikaisemmassa vaiheessa verkkojännitteen puolijaksoa TRIAC liipaistaan päälle, sitä enemmän sähköä pääsee polttimoon ja sitä kirkkaampi valo polttimossa on.

Tämä soveltuu käytettäväksi mm. joidenkin LED paneeleiden kanssa. Triac tyyppistä himmennystä ei suositella käytettäväksi mm. yhteensopivuusongelmien takia elektronisten ohjaimien kanssa. Myös muita syitä on, mm. mahdolliset häiriöäänet säätimestä ja/tai ohjaimesta.

 

Tehonsyöttövahvistin

Tehonsyöttövahvistinta tarvitaan, kun kytketään yhden PWM himmentimen (pulssisuhdehimmennin) taakse suurempi määrä LED nauhaa mitä himmennin tai yksi jännitelähde (teholähde) voi syöttää. Valoryhmä muodostuu yhden valokatkaisijan ja himmentimen taakse kytkettävistä valolähteistä. Valoryhmän kokoa rajoittaa normaalisti himmentimen maksimi virranantokyky (ja tehonkesto) sekä jännitelähteen maksimi syöttövirta (ja tehonantokyky). Käyttämällä tehonsyöttövahvistinta, pääset tästä rajoituksesta eroon.