triac

Triac / Tyristorityyppiset himmentimet (230 Vac)

Tämä artikkeli on osin vanhentunut tuotteiden ja tuoteryhmien osalta ja on päivityksessä. Vanha versio pidetään kuitenkin julkaistuna, koska itse asia ei ole muuttunut miksikään.

 

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. LED paneeleiden kanssa. Triac tyyppistä himmennystä ei suositella käytettäväksi mm. yhteensopivuusongelmien takia elektronisten ohjaimien kanssa. Myös muita syitä on.

 

Näitä himmentimiä käytetään poikkeuksetta vain 230 Vac sähköverkossa (vaihtosähkö) toimivilla LED valoilla. Yleensä LED valossa on erillinen LED ohjain, joka ohjaa LED valoa vakiovirralla. LED ohjain ei siis ole jännnitelähde, vaan vakiovirtalähde (constant current, CC). Menetelmää käytetäänkin yleisesti LED paneelien tai uppo- ja pinta-asennettavien LED valojen kanssa. LED nauhojen kanssa menetelmää ei suositella käytettäväksi, koska muut menetelmät ovat tätä menetelmää huomattavasti parempia. Yleensäkin tätä menetelmää tulee välttää, jos mahdollista.

Myös tällä valonsäätöohjauksella on monta nimeä, esimerkiksi kojerasia- tai hehkulamppuhimmennin, universaalisäädin, valonsäädin, transistorisädin, triacsädin tyristorisäädin jne. Käytämme näistä himmentimistä itse nimitystä triac -tyyppinen säädin siksi, että se on edelleen yleisin.

 

Artic sarjan himmennin

Kuvassa Artic sarjan LTD450 RC/RL himmennin. RC / RL tarkoittaa, että himmennin soveltuu resistiivisiin (R), kapasitiivisiin (C) ja induktiivisiin (L) kuormiin. Käytänössä siis kaikkiin mahdollisiin.

 

Perinteisessä verkkojännitteellä toimivassa valosäätimissä sähköä polttimolle päästävä triac ohjataan johtavaksi sopivassa kohtaa verkkojännitteen puolijaksoa, ja tämän ohjaushetken jälkeen se päästää sähköä polttimoon seuraavaan verkkojännitteen nollakohtaan saakka. Säädössä siniaaltoa siis leikataan sen nousevalta reunalta, joka aiheuttaa suuren virrannousunopeuden ja tästä tulee huomattavan paljon häiriöitä sähköverkkoon. Mitä aikaisemmassa vaiheessa verkkojännitteen puolijaksoa triac liipaistaan päälle, sitä enemmän sähköä pääsee valo-ohjaimelle sitä kirkkaampi valo on. Hieman kuten PWM himmentimessä, mutta tämä tehdään tasajännitteen sijaan vaihtojännitteessä ja ohjauselektroniikan määrä on huomattavasti vähäisempi eli säädin on yksinkertaisempi. Uudemmissa vaihtojännitteellä toimivissa säätimissä voidaan käyttää triacIn tilalla muita puolijohdekomponentteja, esimerkiksi IGBT- tai FET-transistoreja, jolloin säätimessä on vähän enemmän elektronisia osia. Näillä komponenteilla voidaan tehdä verkkojännitteen ohjaus nollapistekytkimenä eli sähkö kytketään säätimen ulostuloon päälle verkkojännitteen nollakohdassa ja katkaistaan sopivassa kohdassa kesken verkkojännitteen puolijakson. Tälläinen säädin antaa vähemmän häiriöitä sähköverkkoon mikä helpottaa EMI / CE määräyksissäkin olevia EMC standardin vaatimuksia (elektromagneettiset häiriöt ja niiden sieto).

 

 

Ylemässä kuvassa normaali 230 Vac sähköverkon sinijännite. Jännite käy välillä positiivisella puolella (+230 Vrms) ja välillä negatiivisella puolella (-230 Vrms). Tästä syystä jännitettä kutsutaan vaihtojännitteeksi (ac). Termi rms viitaa tehollisarvoon. Ylemässä kuvassa valo toimii täydelllä teholla ja alemassa 60 % teholla. Alempi kuva on nollapistekytkimellä varustetun himmentimen lähtö. Kuten huomataan, himmennin kytkee jännitteen lähtöönsä siniaallon nousevalla reunalla ja kytkee jännitteen pois halutun himmennystason kohdalla. Koska 40% sähköstä ”puuttuu” (aikaintegraalina), toimii valo vain 60% sähköteholla. Tämä on hieman yksinkertaistettu kuvio, jonka teoreettisiin detaljeihin ei insinöörien kannata puuttua.

 

 

Silmän ominaisuuksia käytetään hyväksi myös näissä säätimissä. Suomen sähköverkon taajuus on 50 Hz, eli jännite ”sykkii” tässä taajuudessa. Perinteisesti valot ovatkin siis menneet päälle ja pois päältä 100 kertaa sekunnissa. Myös tässä säätömenetelmässä valon kirkkauden osalta lineaarinen säätö ei anna silmälle lineaarista vastetta valomäärälle, joten yleensä valonsäätimissä ei ole lineaarista säätöä.

Tälläisen säätimen huono puoli on se, että se siis aiheuttaa sähköverkkoon hyvin paljon harmoonisia yliaaltoja. Ns nollapistesäätimet (nollapistekytkin, transistorisäädin) antavat vähemmän häitiöitä ja häiriöitä on siten helpompi suodattaa, mutta häiriöitä siis edelleen muodostuu. Lisäksi nollapistekytkin (transistorisäädin) on monimutkaisempi ja siten myös kalliimpi.

Triac / transistorityyppisten 230 Vac verkkoon liitettävien valonsäätimien yhteensopivuus LED valojen ohjaimen kanssa ei ole mikään itsestäänselvyys. Voisi sanoa, että suurin osa markkinoilla olevista säätimsitä ei toimi useimpien LED valojen kanssa. Ja vaikka joku säädin toimii jonkun LED ohjaimen kanssa, ei se takaa, että se toimii toisen tyyppisen LED valon kanssa. Niinpä jokainen valonsäädin tuleekin testata erikseen jokaisen LED valon ja LED valokuorman kanssa. Tämä on niin valtava työmäärä, ettei siihen ole kenelläkään riittävästi resursseja. Tämän säätömenetelmän suurimmat heikkoudet sähköverkon häiriöiden lisäksi ovatkin yhteensopivuusongelmat. Siksi onkin suositeltavampaa käyttää mitä muuta menetelmää tahansa kuin tätä. Valitettavasti tämä on kuitenkin yleisin.

Testaamme joitakin markkinoilla yleisimpiä saatavilla olevia säätimiä LED valojemme ja ohjaimiemme kanssa. Testausten tulokset löydät pdf-formaatissa olevasta yhteensopivuustaulukosta ”triac-saatimet.pdf (löytyy valikosta Käyttö- ja asennusohjeet) tai verkkokauppamme tuotekorteista, joista on linkki kyseiseen yhteensopivuustaulukkoon.

Triac-tyyppisen säädön sijaan kannattaa valita melkeinpä mikä muu tahansa säätömenetelmä, kuten vaikka ”push-dim” eli painikenappiohjattava himmennys. Alla on kuvattu lyhyesti kyseinen himmennys, tästä on olemassa myös laajempi artikkeli.

 

PAINIKENAPILLA TOIMIVAT SÄÄTIMET, PUSH-DIM.

Yleensä näissä painikenapilla säädettävissä liitäntälaitteissa (himmentimissä) on himmennystekniikka sisäänrakennettuna, mutta niitä on myös saatavilla erillisinä yksiköinä, jotka kytketään kuorman ja vakiojännitelähteen (jännitelähde) väliin. Liitntälaitteen ohajus toteutetaan normaalilla valokytkimellä, johon asennettaan lisävarusteena saatava palautusjousi. Valojen käyttö ja himmennys hoituu tällä yhdellä palautuvalla valokytkimellä ja käyttö onkin erittäin helppoa. Painamalla valokytkimestä kerran lyhyesti, valot menevät päälle tai pois päältä. Painamalla kytkintä pidempään, valot joko himmenevät tai kirkastuvat, riippuen kummaan äärilaidan suuntaan ollaan viimeksi menty. Käyttö on eirttäin yksinkertaista ja sopivan himmennystason löytää helposti.

Tämä himmennysmenetelmä soveltuu käytettäväksi sekä CC että CV ohjattaville valoille. Siis kaikille. Voit siis ohjata painonapilla LED nauhaa ja LED paneeleita sekä uppo ja pinta-asennattavia LED valoja. Eri valoille tarvitset eri tyyppisen painonappiohjausta (Push-DIM) tukevan LED ohjaimen.

 

Suorapainikeohjauksella (Push-Dim) toimivan LED valojen himmennyksen kytkentä. Suorapainikeohjaukseen tarvitaan vain LED ohjain, josssa on push-DIM toiminne.

 

Push-dim himmennyksen ainoa huono puoli on siinä, että se vaatii yhden johdon enemmän. Tämä tulee ottaa huomioon jo johdotusvaiheessa. Saneerauskohteissa, joissa käytetään vanhoja sähköjohtoja, tämä voi joskus olla mahdoton järjestely. Näissä push-dim ohjaus voidaan tehdä radiotien välityksellä kauko-ohjatusti.

 

Push-dim toiminto Osramin Touch dim järjestelmällä tehtynä

Kuvassa Push-dim ohjaustoiminto tehtynä Osramin Touch dim järjestelmällä.

 

Järjestelmän etu on siinä, ettei katkaisijoita tarvitse johdottaa. LED-ohjain DALILCM40DA ja EOCEAN ohjauslaite (kuvan Touch DIM RC) voidaan asentaa esim. LED panelin välittömään läheisyyteen välikattoon. Koska kytkimet toimivat täysin radio-ohjattuna, ei kytkimille tarvitse tuoda yhtään johtoa. Näin valo-ohjauspisteitä voidaan sijoittaa tarpeellisiin paikkoihin myös jälkikäteen. EOCEAN järjestelmä on oppiva ja siihen voidaan liittää useita eri kytkimiä ohjaamaan samaa laitetta tai laitteistoa. Ainoa huono puoli on se, että Touch DIM laitteet maksavat aika paljon. Hinta on kuitenkin edullinen verrattuna siihen, että valmiiseen asuntoon pitäisi alkaa asentamaan uusia johtoja ja valojen ohjauspisteitä jälkikäteen.

Osram ei ole ainoa EOCEAN järjestelmän toimitaja, koska kyseessä on yleispätevä standardi. Muilta toimittajilta on saatavana myös edullisempia langattomia EOCEAN järjestelmiä, jotka on liitettävissä samalla periaatteella DALILCM40DA ohjaimeen.