Dimmertråden - tekniken bakom en lyckad dimring
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Ordet dimmer har ännu inte (2015) letat sig in i svenska akademins ordbok, bara dess ursprungliga betydelse dov. Svenska språkrådet tycker att man ska använda ordet ljusregulator istället, eller varför inte ett gammalt svenskt ord som ljusfördunklingssystem som fortfarande kan hittas i litteraturen. Andra källor gör gällande att dimmer med böjningarna dimmers, dimra, dimras och dimring kan användas.
Mer allmänt, och i lite större sammanhang används begreppen ljuskontroll och ljusreglering. Ja, de som inte vill bara som alla andra använder givetvis fler varianter på samma tema som belysningsstyrning etc. Då handlar det ofta om system för styrning av ljuset i olika typer av lokaler, närvarostyrning etc. Det beskrivs inte här.
En "stöddig" dimmer, bild från fluxio.
En gång i tiden innebar dimmers ingenting komplicerat, utan det vara bara en "dimmer" som reglerade glödljus. Det fanns bara en typ för hushåll, den enkla triacdimmern. Det fungerade dessutom alltid. Dimring av glödljus är inga problem - det går att använda vilken typ av dimmer som helst.
[bh] Men med dagens LED- och lågenergilampor för 230 V AC, och dessutom transformatorer till 12 V-armaturer blir det problem, stora problem, flera stora problem:
Det hjälper alltså inte alltid att välja rätt typ av dimmer. Tyvärr går det inte att i förväg veta om en viss dimmer och LED-lampa (för 230 V AC) passar ihop då det saknas standarder för detta. Man måste i dessa fall prova sig fram eller fråga tillverkaren av antingen lampan eller dimmern. Transformatorer är lite enklare, men det kan i sällsynta fall bli problem där också, till exempel med brum.
När man söker efter hjälp är det likaså viktigt att beskriva de ingående komponenterna eller förutsättningarna korrekt. Det duger inte att säga "dimmer" och "lampa". Man behöver beskriva typ av dimmer, typ av drivdon, typ av lampa för att kunna få hjälp.
Nedan följer en beskrivning av dessa traditionella dimmers, dess problem med de moderna ljuskällorna i hushåll, drivdon och dess dimring och hur allt detta kan kombineras ihop. Beskrivningen är alltså på en teknisk nivå för hur dimmers fungerar, inte andra aspekter på dimring som energibesparing och hur ljuset upplevs. Färdiga system som DALI och DMX tas inte heller upp.
Man får heller inte svar här på "vilken dimmer som fungerar med min lampa", utan endast vad som tekniskt skulle fungera på papperet.
Utvecklingen går fort här. För att se det senaste, sök på "dimring av led" etc på nätet.
Olika typer av dimmers
En energibegränsande dimmer fungerar precis som det låter, den reglerar den effekt som tillförs ljuskällan. En glödlampa reagerar kraftigt och konsekvent på en lägre eller högre spänning (effekt), vilket reglerar ljusstyrkan bra. Moderna LED- och lågenergilampor reagerar däremot inte alls bra! Mer om det senare.
Det finns ingen dimmer idag (för hushåll) som sänker spänningen med bibehållen sinusvåg. Det gjordes endast av de äldre typerna med vridtransformatorer som bilden ovan visar exempel på. Dagens traditionella dimmers kapar istället bort en del av sinuskurvan. Grejen med det är mindre effektförluster i dimmern, den blir mindre varm. Genom att "koppla in och ur" strömmen en liten del av tiden istället för att sänka spänningen permanent blir det ju ingen effekt som måste brännas bort. Det får samma effekt i dubbel bemärkelse då det ger samma RMS-värde på effekten.
Problemet med att klippa bort bitar ur sinusvågen är att anslutna apparater kanske inte mår så bra av det. Det är gjorda för en spänning som sakta stiger och sjunker (50 Hz), inte en spänning som gör hastiga skutt. Man behöver därför anpassa typen av dimmer mot belastningen.
Traditionellt fanns endast två huvudsakliga typer av dimmers, men flera olika namn används för dem vilket förvillar. Triac- och transistordimmers beskrivs först här.
Triacteknik
Tyristordimmern klipper sinusvågen i framkant. Detta är den vanligaste typen som man finner i till exempel enkla sladdimmers. Andra ord som används för denna typ är tyristor, triac. Är ofta märka med "RL".
Denna typ är avsedd för traditionella järnkärnetransformatorer, motorer och andra induktiva laster.
När det gäller induktiva laster såsom lysrör, konventionella järnkärnetransformatorer (dock inte alltid ringkärnetransformatorer) och enfasmotorer kan dessa bara regleras med tyristordimmers (eller universaldimmers). Används också till glödljus, halogen och 230 V lågenergilampor och 230 V LED-lampor, etc.
Den kräver vanligen en minimieffekt, och klarar vanligen att reglera effekter upp till 1000W.
Tekniken bygger på att en triac startar och tar bort en del av den stigande sinusvågen. Induktiva laster lagrar energi när strömmen flödar och brytning av strömmen kan därmed skapa motsvarande höga spänningar - som tändspolen i en bil. Detta innebär att den lämpligaste tidpunkten för att slå av försörjningen till en induktiv belastning är när strömmen ligger nära noll, vilket passar perfekt för hur en framkantsdimmer fungerar.
Slutning av kretsen nära toppen av sinuskurvan ger en strömspik. Detta hanteras bra av induktiva laster då dessa begränsar startströmmen. Induktansen i dimmern hjälper till här också. Trots detta brukar denna typ av dimmer surra lite. Surret är mekaniskt och uppstår pga att komponenterna vibrerar, att dimmer är dåligt byggd fysiskt.
Transistorteknik
Transistordimmern är en dimmer som kan reglera såväl glödljus som elektroniska transformatorer. Dimmern brukar vara märkt med att den är avsedd för elektronisk transformator, eller med "RC". Står det elektronisk eller transistor på dimmern så är den av denna typ.
Denna typ ska användas till alla former av elektroniska produkter såsom elektroniska drivdon till belysning, så står det "electronic" eller liknande på ett drivdon så ska en transistordimmer väljas.
Den kräver vanligen en minimieffekt, och klarar vanligen att reglera effekter upp till 1000W.
Vid regleringen skär transistordimmern nätspänningens sjunkande sinusvåg, vilket även kallas bakkantsstyrning. Denna teknik som tar bort den sista delen av sinuskurvan gör att startpulsen blir låg vid inkopplingen av belastningen. Det uppstår inga strömspikar som kan orsaka störningar i ledningssystemet. Den är dessutom helt ljudlös.
Många elektroniska transformatorer fungerar som en stor kapacitans. Detta innebär att strömmen byggs upp snabbt. Denna ökningen kommer att förstärkas på ett oönskat sätt när den pålagda spänningen själv stiger snabbt, som med framkantsdimmers. En vanlig och oönskad följd är ett hörbart ljud från transformatorn på grund av komponentstress som kan ge förtida funktionsavbrott. En transistordimmer ökar spänningen "långsamt" och bryter den snabbt vilket passar utmärkt här. Det passar däremot dåligt för induktiva laster som nämndes ovan.
Styrningen bryter belastningsströmmen och detta görs vanligen med transistorteknik, därav benämningen transistordimmer.
(Multi)Universaldimmer
Denna typ av dimmer är i grunden en transistordimmer med en extra krets för induktiva laster som styrs beroende på den last som är ansluten. Med hjälp av en processor känner den av vilken typ av belastning som är ansluten (för tillfället). Fungerar likadant som en transistordimmer eller tyristordimmer beroende på vilken belastning som är ansluten. Detta innebär att man kan välja att ansluta antingen elektronisk eller konventionell transformator, men dock ej samtidigt.
Det finns dock problem med denna typ i kombination med dimbara LED- och lågenergilampor som förklaras senare. Den kan bli lurad.
Pulsbreddsmodulering
Gårdagens teknik att klippa i sinusvågens 50 Hz är ganska primitiv och ger upphov till brum och flimmer. Idag finns bättre alternativ.
En modernare variant är Pulse Width Modulation, PWM. Här har sinusvågen gjorts om till en fyrkantsvåg med variabel pulsbredd. Ju "bredare" pulser, desto högre energi (duty cycle).
Skulle verkligen fyrkantsvåg vara bättre då? Nej, inte det minsta. Bättre vore att sänka spänningen så att den kunde vara påslagen hela tiden. PWM är bra endast på grund av att den är enkel och billig att implementera. Andra lösningar som att sänka spänningen ger stora effektförluster i dimmern - den blir varm.
Höjden på pulserna motsvarar den spänning man vill ha, vilket kan vara allt mellan 12 - 230 V. Om det är DC eller AC beror på om den växlar polaritet (riktning). Om spänningen är både positiv och negativ så är det AC, annars är det pulserande DC.
PWM går också att använda till applikationer som kräver en konstant ström istället för konstant spänning, det är egentligen inga konstigheter. Mer om det senare.
En annan stor skillnad mot de gamla dimrarna är frekvensen. Vid PWM använder man kilohertz, vanligen upp emot 100 kHz. Vid dessa frekvenser spelar det mindre roll att spänningen är "fyrkantig", och man får inga problem med flimmer. [bh] Mätningar på elektroniskt drivdon visar att dom i allmänhet ger 38 kHz fyrkantsvåg ut, givetvis med en ansenlig mängd övertoner.
Däremot kan man få problem med andra typer av störningar. Tittar man i ett oscilloskop så ser man att fyrkantsvågen inte är så fyrkantig i verkligheten. Därför finns vanligen en begränsning av kabellängden på sekundärsidan till 2 meter för installationer av halogen.
Denna typ av dimring används av elektroniska drivdon för halogen och LED, och då handlar det om klenspänning ca 12 - 60 V DC. De verkar vara ovanliga för 230 V-ljuskällor(?).
Det kommer eventuellt varianter på PWM i framtiden, trappstegsformad fyrkant som enligt uppgift ger högre ljusutbyte med energibesparingar som följd. Tekniken går framåt inom detta område.
Utföranden, val och installation av dimmers
Så här långt kan vi ställa upp en lista på egenskaper hos en traditionell energibegränsande dimmer som ska kontrolleras vid val för dimring av en viss typ av lampa.
Det som inte redan förklarats ovan förklaras nedan.
Utföranden
Sedan har vi val av utförande. Dimmers var traditionellt en enda enhet. Idag finns även dimmers, till exempel små dimmers för montering i dosa, som styrs via en extern enhet. Dessa styrdon finns i huvudsak i två former.
Det som räknas upp ovan är alltså inte dimmers, det är styrdon, styrning av dimmers och har ingenting med hur dimmern i sin tur dimrar lampan.
Några anledningar till varför man skulle välja en lösning med dimmer och styrning som separata enheter är
Former
Dimmers utseende och avsedda placering skiljer också stort där man får välja den variant som passar bäst.
Installation
Några korta noteringar kring installation av dimmer:
Mer allmänt, och i lite större sammanhang används begreppen ljuskontroll och ljusreglering. Ja, de som inte vill bara som alla andra använder givetvis fler varianter på samma tema som belysningsstyrning etc. Då handlar det ofta om system för styrning av ljuset i olika typer av lokaler, närvarostyrning etc. Det beskrivs inte här.
En "stöddig" dimmer, bild från fluxio.
En gång i tiden innebar dimmers ingenting komplicerat, utan det vara bara en "dimmer" som reglerade glödljus. Det fanns bara en typ för hushåll, den enkla triacdimmern. Det fungerade dessutom alltid. Dimring av glödljus är inga problem - det går att använda vilken typ av dimmer som helst.
[bh] Men med dagens LED- och lågenergilampor för 230 V AC, och dessutom transformatorer till 12 V-armaturer blir det problem, stora problem, flera stora problem:
- Man ska begripa vilken typ av lampa man har framför sig.
- Man ska begripa vilken typ av dimmer som ska användas.
- Övergången från halogen till LED har skapar en massa hybridprodukter och flera drivdon i rad som rör till det något vansinnigt.
- Man ska begripa hur dimmern ska dimensioneras.
- Man ska begripa hur allting ska installeras.
- Man kan slutligen ändå torska på att det fungerar dåligt på grund av dimmer, drivdon och ljuskällor helt enkelt inte lirar ihop trots att de borde göra det på papperet, eller att brister i produkterna gör dem störkänsliga beroende på hur installationen är gjord.
Det hjälper alltså inte alltid att välja rätt typ av dimmer. Tyvärr går det inte att i förväg veta om en viss dimmer och LED-lampa (för 230 V AC) passar ihop då det saknas standarder för detta. Man måste i dessa fall prova sig fram eller fråga tillverkaren av antingen lampan eller dimmern. Transformatorer är lite enklare, men det kan i sällsynta fall bli problem där också, till exempel med brum.
När man söker efter hjälp är det likaså viktigt att beskriva de ingående komponenterna eller förutsättningarna korrekt. Det duger inte att säga "dimmer" och "lampa". Man behöver beskriva typ av dimmer, typ av drivdon, typ av lampa för att kunna få hjälp.
Nedan följer en beskrivning av dessa traditionella dimmers, dess problem med de moderna ljuskällorna i hushåll, drivdon och dess dimring och hur allt detta kan kombineras ihop. Beskrivningen är alltså på en teknisk nivå för hur dimmers fungerar, inte andra aspekter på dimring som energibesparing och hur ljuset upplevs. Färdiga system som DALI och DMX tas inte heller upp.
Man får heller inte svar här på "vilken dimmer som fungerar med min lampa", utan endast vad som tekniskt skulle fungera på papperet.
Utvecklingen går fort här. För att se det senaste, sök på "dimring av led" etc på nätet.
Olika typer av dimmers
En energibegränsande dimmer fungerar precis som det låter, den reglerar den effekt som tillförs ljuskällan. En glödlampa reagerar kraftigt och konsekvent på en lägre eller högre spänning (effekt), vilket reglerar ljusstyrkan bra. Moderna LED- och lågenergilampor reagerar däremot inte alls bra! Mer om det senare.
Det finns ingen dimmer idag (för hushåll) som sänker spänningen med bibehållen sinusvåg. Det gjordes endast av de äldre typerna med vridtransformatorer som bilden ovan visar exempel på. Dagens traditionella dimmers kapar istället bort en del av sinuskurvan. Grejen med det är mindre effektförluster i dimmern, den blir mindre varm. Genom att "koppla in och ur" strömmen en liten del av tiden istället för att sänka spänningen permanent blir det ju ingen effekt som måste brännas bort. Det får samma effekt i dubbel bemärkelse då det ger samma RMS-värde på effekten.
Problemet med att klippa bort bitar ur sinusvågen är att anslutna apparater kanske inte mår så bra av det. Det är gjorda för en spänning som sakta stiger och sjunker (50 Hz), inte en spänning som gör hastiga skutt. Man behöver därför anpassa typen av dimmer mot belastningen.
Traditionellt fanns endast två huvudsakliga typer av dimmers, men flera olika namn används för dem vilket förvillar. Triac- och transistordimmers beskrivs först här.
Triacteknik
Tyristordimmern klipper sinusvågen i framkant. Detta är den vanligaste typen som man finner i till exempel enkla sladdimmers. Andra ord som används för denna typ är tyristor, triac. Är ofta märka med "RL".
Denna typ är avsedd för traditionella järnkärnetransformatorer, motorer och andra induktiva laster.
När det gäller induktiva laster såsom lysrör, konventionella järnkärnetransformatorer (dock inte alltid ringkärnetransformatorer) och enfasmotorer kan dessa bara regleras med tyristordimmers (eller universaldimmers). Används också till glödljus, halogen och 230 V lågenergilampor och 230 V LED-lampor, etc.
Den kräver vanligen en minimieffekt, och klarar vanligen att reglera effekter upp till 1000W.
Tekniken bygger på att en triac startar och tar bort en del av den stigande sinusvågen. Induktiva laster lagrar energi när strömmen flödar och brytning av strömmen kan därmed skapa motsvarande höga spänningar - som tändspolen i en bil. Detta innebär att den lämpligaste tidpunkten för att slå av försörjningen till en induktiv belastning är när strömmen ligger nära noll, vilket passar perfekt för hur en framkantsdimmer fungerar.
Slutning av kretsen nära toppen av sinuskurvan ger en strömspik. Detta hanteras bra av induktiva laster då dessa begränsar startströmmen. Induktansen i dimmern hjälper till här också. Trots detta brukar denna typ av dimmer surra lite. Surret är mekaniskt och uppstår pga att komponenterna vibrerar, att dimmer är dåligt byggd fysiskt.
Transistorteknik
Transistordimmern är en dimmer som kan reglera såväl glödljus som elektroniska transformatorer. Dimmern brukar vara märkt med att den är avsedd för elektronisk transformator, eller med "RC". Står det elektronisk eller transistor på dimmern så är den av denna typ.
Denna typ ska användas till alla former av elektroniska produkter såsom elektroniska drivdon till belysning, så står det "electronic" eller liknande på ett drivdon så ska en transistordimmer väljas.
Den kräver vanligen en minimieffekt, och klarar vanligen att reglera effekter upp till 1000W.
Vid regleringen skär transistordimmern nätspänningens sjunkande sinusvåg, vilket även kallas bakkantsstyrning. Denna teknik som tar bort den sista delen av sinuskurvan gör att startpulsen blir låg vid inkopplingen av belastningen. Det uppstår inga strömspikar som kan orsaka störningar i ledningssystemet. Den är dessutom helt ljudlös.
Många elektroniska transformatorer fungerar som en stor kapacitans. Detta innebär att strömmen byggs upp snabbt. Denna ökningen kommer att förstärkas på ett oönskat sätt när den pålagda spänningen själv stiger snabbt, som med framkantsdimmers. En vanlig och oönskad följd är ett hörbart ljud från transformatorn på grund av komponentstress som kan ge förtida funktionsavbrott. En transistordimmer ökar spänningen "långsamt" och bryter den snabbt vilket passar utmärkt här. Det passar däremot dåligt för induktiva laster som nämndes ovan.
Styrningen bryter belastningsströmmen och detta görs vanligen med transistorteknik, därav benämningen transistordimmer.
(Multi)Universaldimmer
Denna typ av dimmer är i grunden en transistordimmer med en extra krets för induktiva laster som styrs beroende på den last som är ansluten. Med hjälp av en processor känner den av vilken typ av belastning som är ansluten (för tillfället). Fungerar likadant som en transistordimmer eller tyristordimmer beroende på vilken belastning som är ansluten. Detta innebär att man kan välja att ansluta antingen elektronisk eller konventionell transformator, men dock ej samtidigt.
Det finns dock problem med denna typ i kombination med dimbara LED- och lågenergilampor som förklaras senare. Den kan bli lurad.
Pulsbreddsmodulering
Gårdagens teknik att klippa i sinusvågens 50 Hz är ganska primitiv och ger upphov till brum och flimmer. Idag finns bättre alternativ.
En modernare variant är Pulse Width Modulation, PWM. Här har sinusvågen gjorts om till en fyrkantsvåg med variabel pulsbredd. Ju "bredare" pulser, desto högre energi (duty cycle).
Skulle verkligen fyrkantsvåg vara bättre då? Nej, inte det minsta. Bättre vore att sänka spänningen så att den kunde vara påslagen hela tiden. PWM är bra endast på grund av att den är enkel och billig att implementera. Andra lösningar som att sänka spänningen ger stora effektförluster i dimmern - den blir varm.
Höjden på pulserna motsvarar den spänning man vill ha, vilket kan vara allt mellan 12 - 230 V. Om det är DC eller AC beror på om den växlar polaritet (riktning). Om spänningen är både positiv och negativ så är det AC, annars är det pulserande DC.
PWM går också att använda till applikationer som kräver en konstant ström istället för konstant spänning, det är egentligen inga konstigheter. Mer om det senare.
En annan stor skillnad mot de gamla dimrarna är frekvensen. Vid PWM använder man kilohertz, vanligen upp emot 100 kHz. Vid dessa frekvenser spelar det mindre roll att spänningen är "fyrkantig", och man får inga problem med flimmer. [bh] Mätningar på elektroniskt drivdon visar att dom i allmänhet ger 38 kHz fyrkantsvåg ut, givetvis med en ansenlig mängd övertoner.
Däremot kan man få problem med andra typer av störningar. Tittar man i ett oscilloskop så ser man att fyrkantsvågen inte är så fyrkantig i verkligheten. Därför finns vanligen en begränsning av kabellängden på sekundärsidan till 2 meter för installationer av halogen.
Denna typ av dimring används av elektroniska drivdon för halogen och LED, och då handlar det om klenspänning ca 12 - 60 V DC. De verkar vara ovanliga för 230 V-ljuskällor(?).
Det kommer eventuellt varianter på PWM i framtiden, trappstegsformad fyrkant som enligt uppgift ger högre ljusutbyte med energibesparingar som följd. Tekniken går framåt inom detta område.
Utföranden, val och installation av dimmers
Så här långt kan vi ställa upp en lista på egenskaper hos en traditionell energibegränsande dimmer som ska kontrolleras vid val för dimring av en viss typ av lampa.
- Framkant eller bakkant eller universaldimmer. Se specen för lampan eller vilken typ som de i allmänhet fungerar med.
. - Den minsta belastning som dimmern kräver. Detta är speciellt viktigt att kontrollera vid dimring av lågenergi och LED, och speciellt viktigt för dimmers utan nolla.
. - Den maximala belastning dom dimmer klarar av. Här är det återigen viktigt att kontrollera detta vid dimring av lågenergi och LED. Man bör hålla sig en bit under dimmerns märkeffekt. Mer om det senare.
Det som inte redan förklarats ovan förklaras nedan.
Utföranden
Sedan har vi val av utförande. Dimmers var traditionellt en enda enhet. Idag finns även dimmers, till exempel små dimmers för montering i dosa, som styrs via en extern enhet. Dessa styrdon finns i huvudsak i två former.
- Tryckknapp, vanlig strömbrytare som görs momentan genom att man monterar en fjäder bakom vippan. Det finns även dimmers som fungerar med bistabil strömbrytare, till exempel från Eltako.
De fungerar så att ett tryck tänder eller släcker lampan. Dimring upp och ned görs genom att hålla in knappen. Det finns lite olika varianter på detta tema.
. - 1 - 10 V vilket är en potentiometer som steglöst ställer in ljusstyrkan. Den ser därmed ut precis som en "vanlig" dimmer med ett vred. Den kombineras vanligen med en tryckknapp (att vredet går att trycka in) för att tända och släcka.
. - Fler varianter finns, och ännu fler kommer säkert att finnas i framtiden, såsom trådlös styrning, närvarosensor, DMX, DALI.
Det som räknas upp ovan är alltså inte dimmers, det är styrdon, styrning av dimmers och har ingenting med hur dimmern i sin tur dimrar lampan.
Några anledningar till varför man skulle välja en lösning med dimmer och styrning som separata enheter är
- Man vill kunna dimra från många ställen (via tryckknapp).
- Man vill kunna dimra många lampor med hög sammanlagd effekt (via tryckknapp) genom att använda flera dimmers som är synkade.
- Man vill kunna dimra lampor av olika slag, med olika typer av dimmers som styrs gemensamt med tryckknapp eller 1 - 10 V.
- Man vill behålla befintligt fabrikat på strömbrytare.
- Ingen annan dimmer fungerar.
- Det finns puckar som förutom trådbunden tryckknapp även stöder trådlös styrning för de fall ledningsdragning till tryckknappen är besvärlig.
- Det kan finnas puckar med extra funktioner och egenskaper som inte finns i traditionella dimmers, till exempel styrning via DALI, DMX och blåtand, och användning av rörelsevakt. Se till exempel LCC60WCM från Vadsbo.
Former
Dimmers utseende och avsedda placering skiljer också stort där man får välja den variant som passar bäst.
- Dimmers kan vara fast monterad i apparatdosa varifrån den också manövreras. De kan vara utförda som ett vred eller tryckknapp.
- Dimmers kan vara avsedda för att gömmas i en dosa, på DIN-skena i normkapsling eller annat hålrum och styras från annan plats.
- Dimmers kan monteras direkt på sladden till en lampa.
- Det finns dimmers av plugin-typ som enkelt ansluts till ett schukouttag, och som har ett schukouttag för lampan. En variant på detta tema är där vredet är monterat på en egen sladd så att dimmern som sitter i ett uttag kan manövreras ifrån soffan.
Installation
Några korta noteringar kring installation av dimmer:
- Finns det en nolla tillgänglig? Ovan visas två exempel på dosdimmers från Eltako där dimmern EUD61NPS till vänster inte kräver en nolla. Den tar den energi den behöver för eget bruk via den anslutna lampan.
Dimmern och lampan är seriekopplade. När lampan är tänd så går en "stor" ström genom kretsen, där dimmern "tappar av" en liten del för eget bruk. När lampan är släckt så driver dimmern fortfarande en liten ström genom kretsen, inte nog för att få lampan att lysa men tillräcklig för att strömförsörja dimmern.
Det fungerar för glödljus men blir snabbt besvärligt med lågenergi och LED eftersom dessa inte alltid släpper igenom tillräckligt mycket ström, eller att den låga strömmen får lampan att glimra. Nexa WMR-252 uppges kunna klara LED bättre än andra.
Dosdimmern EUD61NPN till höger på bild kräver en nolla, och den stöder som synes därmed LED. Nollan använder den enbart för sin egen strömförsörjning.
. - Följ tillverkarens anvisningar, till exempel med avseende på installationsutrymmet.
. - Isolation mellan olika system kan kräva rätt val från början:
.- 1 - 10 V-kretsen måste hållas isär från 230 V-kretsen. Det bör helst vara en egen kabel eller eget rör med FK mellan styrning och dimmer. Eftersom styrdonet ofta även innehåller en tryckknapp som styr spänningsmatningen till dimmern blir det extra besvärligt. Använd i detta fall FK eller kabel för 230 V för båda kretsarna.
. - Nedan kommer vi även in på drivdon med dimmer som ger SELV ut till lamporna. Även där gäller det att hålla isär de båda systemen. T.ex RKUB till LED får inte finnas tillsammans med FK för 230 V i samma dosa!
. - Tryckknappskretsen kan både tillhöra 230 V-kretsen, eller kan också vara sin egen krets som då kan förläggas tillsammans med ledningarna på sekundärsidan. Det första är det vanligaste. T.ex Eltakopucken EUD61NPN kan vara både och beroende på hur tryckknappskretsen kopplas in, medan EUD61NPS är låst till 230 V-kretsen.
Grundregeln är att det ska finnas en dubbel isolering för 230 V mellan systemen. Om det är enkelisolerad ledare så ska isoleringen på varje ledare vara godkänd för 230 V. Om 230 V-system består av en kabel där kabelmanteln når ända in under höljet på donet så kan SELV-sidan bestå av till exempel RKUB. Se 4.8.3.5 Olika spänningsband i samma rör.
. - 1 - 10 V-kretsen måste hållas isär från 230 V-kretsen. Det bör helst vara en egen kabel eller eget rör med FK mellan styrning och dimmer. Eftersom styrdonet ofta även innehåller en tryckknapp som styr spänningsmatningen till dimmern blir det extra besvärligt. Använd i detta fall FK eller kabel för 230 V för båda kretsarna.
- Ledningslängder kan behöva beaktas. Se tillverkarens anvisningar. För dimmers är det ledningarna kopplade till styringångarna som kan vara kritiska. Det kan handla om maximalt 5 - 15 meter eller kräva skärmning av ledningarna.
. - Installation av dimmer i en starkströmsanläggning är behörighetskrävande. Byte av dimmer mot en likvärdig som inte kräver någon ändring i installationen kräver dock inte behörighet.
. - Det är tillåtet att själv installera ett system som består av maximalt 50 V AC, 120 V DC, 10 A och 200 VA. Samtliga storheter måste hålla sig under dessa gränser. Ett 12 V-system är alltså behörighetskrävande om strömmen överstiger 10 A.
Det kan alltså finnas fördelar med att välja LED då halogen lätt kommer upp i dessa strömmar eller effekter. Det kan likaså vara en fördel att välja ett centralt drivdon för konstant ström till LED istället för LED-armaturer för 230 V med eget drivdon. I ett sådant system behöver man inte kunna alla säkerhetsregler för starkström. Man kan t.ex använda i princip vilket kabel som helst.
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Att dimra LED
Ja, detta kräver ett eget kapitel då LED vänder på invanda begrepp.
Den stora skillnaden är att LED kräver en annan slags drivning, en konstant ström i motsats till alla andra lampor som vill ha en konstant spänning. Dimringen är likaså annorlunda. Nyckeln till framgång med en fungerande dimring här är därför välja ett dedikerat drivdon med inbyggd dimmer, alltså en och samma enhet, som styrs externt. Systemet består alltså av tre enheter, inte mer.
Övergången till LED påkallar dock önskemål om att återanvända befintlig installation vilket orsakar problem med anpassningen mellan gamla och nya komponenter.
Här kommer först en grundkurs i Ohm's lag och hur LED fungerar, vilka former av LED-lampor det finns och hur de kan dimras. Även lågenergilampor berörs lite här.
Hur fungerar och hur drivs LED?
En diod är en halvledare, den leder ström endast i ena riktningen, från plus till minus. Lysdioder har dessutom sidoeffekten att de lyser
Dioderna har även en annan märklig egenskap - de har ett i det närmaste konstant framspänningsfall. För dioder ligger det på ca 0.7 V och för lysdioder på ca 2.5 3.5 V. Man brukar räkna med 3.5 V. Om vi tittar på exemplet till vänster med ett motstånd och en lysdiod i serie så innebär detta framspänningsfall att spänningen över lysdioden är ganska konstant 3.5 V oberoende av hur hög spänningen är över hela kretsen. Det blir motståndet som får en spänning över sig som förändras med inspänningen. Om inte motståndet skulle finnas där, då skulle lysdioden brinna upp ögonblickligen när spänningen överstiger ca 3.5 V.
En annan sak som förändras med inspänningen är strömmen genom hela denna krets. Det är dåligt. Kretsarna ovan förklaras närmare lite senare.
Om LED och ström
Lysdioder ska i grunden alltid drivas med en viss ström, man talar om konstant ström (CC) istället för konstant spänning (CV). Detta gäller alla lysdioder oberoende av vad butiken eller någon annan säger. LED drivs alltid alltid alltid av en konstant ström. Det finns inga lysdioder för en konstant spänning.
Det är vid en viss ström som en LED har vissa specificerade egenskaper, som ett visst ljusflöde och färgtemperatur.
Om det står något annat än ström på förpackningen till en LED-lampa så innehåller den ett internt drivdon som omvandlar spänningen till en konstant ström. Vi återkommer till varför detta är viktigt att hålla i minnet.
Det är sant att spänningen över en LED ger en viss ström genom den. Men ett exemplar kan kräva lite mer spänning än ett annat för att uppnå samma ström genom LED-chippet. Det handlar om mycket små skillnader i spänningen, till exempel 3.492 V för ett exemplar och 3.503 V för ett annat. Denna skillnad kan finnas mellan två identiska exemplar (samma tillverkare, modell och t.o.m batch). 3.503 V över den första kan vara tillräckligt för att ta död på den, åtminstone kommer den att lysa starkare än den andra.
Så det går inte att säga att en LED är avsedd för en viss spänning. Det går inte att ställa in spänningen på exakt 3.5 V och tro att det blir bra. Man måste istället mäta och justera in strömmen till ett konstant värde.
Tittar man på databladen för till exempel den populära Cree XM-L2 så ser man att ljusflödet är mer eller mindre linjärt med både spänning och ström. Men man ser också att en fördubbling av ljusflödet ungefär motsvarar en fördubbling av strömmen, medan spänningen förändras med mindre än 5 %.
Man kan därför inte parallellkoppla flera lysdioder, för det finns inte en gemensam spänning för dem. Man måste seriekoppla dem och justera strömmen genom hela kedjan. Vid seriekoppling kommer varje enskild LED att skapa sitt eget framspänningsfall på ca 3.5 V vid den gemensamma strömmen.
Ett enkelt drivdon för ström
I sin allra enklaste form består ett drivdon för omvandling av spänning till ström endast av ett motstånd (som till exempel i LED-lister) det är troligen därför vissa källor säger att dessa konstantspännings-LED har dålig tålighet mot spänningsvariationer. Det finns ju ingen reglering här, utan strömmen är starkt beroende av matningsspänningen. Är det så känsligt? Jo, ganska.
Låt oss återgå till bilden ovan över kretsarna med motstånd och lysdioder i serie. Börja med exemplet till vänster med en lysdiod. Den vill ha ca 350 mA för att må som bäst. Denna ström är vanlig för lysdioder med effekten 1 1.2 W. För 3 W brukar strömmen vara 700 mA.
För spänningen 11.5 V kan vi då beräkna storleken på motståndet med Ohm's lag, efter att diodens framspänningsfall dragits av. Resultatet blir ca 22 ohm. Det som kan ses som lite magiskt här är att spänningen över lysdioden helt enkelt dras av för att få spänningen över motståndet. Man drar av 3.5 V oberoende av hur hög matningsspänningen är (nästan).
22 ohm ger alltså strömmen 350 mA, detta eftersom spänningen över motståndet är ca 8 V, så I = U / R. Om värdet på motståndet halveras så kommer strömmen att fördubblas. Spänningen över motståndet är nämligen oförändrat 8 V, detta eftersom lysdiodens framspänningsfall på 3.5 V är (i det närmaste) konstant (magiskt).
Om nu spänningskällan inte är så exakt, utan ger 12.5 V istället, så ökar våra värden enligt figuren. Spänningen över lysdioden ökar endast mycket marginellt, 0.1 V är nog för mycket. Det viktiga är vad som händer med strömmen. Motståndet är konstant, men spänningen över det har ökat med 0.9 V, så strömmen blir (12.5 V 3.6 V) / 22 ohm = 405 mA. Det kanske lysdioden klarar av, kanske inte.
I exemplet till höger har man rationaliserat lite och kopplat tre lysdioder i serie med ett motstånd. Varför vill man göra så? Jo, räkna på effektförlusten i motståndet i de båda fallen. Till vänster blir P = 8 V x 360 mA = 2.9 W och till höger P = 1 V * 370 mA = 370 mW. Motståndet till vänster blir alltså rejält varmt.
Vad händer då om spänningen höjs med 1 V i detta fall. Det får relativt sett katastrofala följder pga av det låga spänningsfallet över motståndet, spänningen och tillika strömmen nästan fördubblas som figuren visar. Lysdioderna kommer högst troligt att lägga sig raklånga ganska omedelbart.
Så ett enkelt motstånd är inte så bra. Det ger bara en konstant ström om spänningen är konstant. Drivdon för halogen kan därför vara direkt olämpliga eftersom de ger just en spänning på uppemot 13 V vid tomgång, och 11.5 V vid märklast, speciellt drivdon med klenare effekt. Några LED är ju nästan ingen belastning alls för ett sådant drivdon så man bör dimensionera förkopplingsmotståndet därefter.
Med en transistor, en zenerdiod och några motstånd kan man dock enkelt bygga sig en konstantströmsgenerator som är okänslig för inspänningen, inom vissa gränser. Se wiki.
En fördel med dessa enkla strömgeneratorer är att de är dimbara. Det finns ingen elektronik som kan göra en dimmer verkningslös.
Hur fungerar reglering av ström och spänning vid seriekoppling vs parallellkoppling?
Som nämnts ovan är det en viss ström som specificerar egenskaperna hos en LED, inte spänningen.
Av den anledningen seriekopplas därför flera LEDs till samma drivdon, i motsats till lampor som drivs med konstant spänning där lamporna kopplas parallellt.
Att strömmen är konstant betyder att drivdonet reglerar strömmen genom denna kedja av LEDs, så att strömmen blir lika även med en mer eller färre LED i serie. Dvs drivdonet mäter strömmen och justerar drivdonet till 350 mA eller vad som nu önskas. Motsvarande gäller för konstant spänning, så det är inga konstigheter, bara lite ovanligt.
I praktiken är det dock spänningen som regleras för att erhålla en konstant (oförändrad) ström. Detta är kanske lite snurrigt.
Det fall man är mest van vid är parallellkoppling. Där har vi en konstant spänning (CV), 12 V i detta exempel. Det ger en viss ström I genom lampan som beror av lampans styrka (resistans). Om två lampor till hängs på parallellt så ökar drivdonet strömmen för att bibehålla spänningen 12 V. Den totala strömmen kommer nu att öka till 3*I, som sedan fördelas så att strömmen genom varje lampa fortfarande blir I.
Vid seriekoppling är det strömmen som är konstant (CC), 350 mA i detta exempel. Om nu två lysdioder till kopplas in i kedjan så måste drivdonet höja spänningen till ca 3*U för att strömmen fortfarande ska vara 350 mA.
Nu är det så att även i cv-fallet ovan så är det faktiskt spänningen som regleras även där. Det finns inga konkreta sätt för drivdonet att höja strömmen på, för det skulle innebära att drivdonet skulle behöva ändra på sin inre resistans. När kretsen belastas med två lampor till så sjunker spänningen pga den inre resistansen i drivdonet (och i ledningarna). Så drivdonet kompenserar det genom att höja spänningen internt så att spänningen på utgången av drivdonet fortfarande blir detsamma.
En onödig utvikning
Skulle man inte kunna seriekoppla tre st 12 V-lampor då, som alltså vill ha konstant spänning? Jo, absolut! Om de ansluts till ett 36 V cv-drivdon så fungerar det utmärkt. Det blir då en spänningsdelning så att varje lampa får sina 12 V över sig.
Strömmen genom hela kretsen blir I. Drivdonets effekt är oförändrad, för det är ju lika många lampor av samma typ. Det är drivdonets spänning som är förändrat.
PWM-dimring av LED
PWM kan användas för att pulsa ut spänningen till en serie av LEDs. Den toppspänning som drivdonet ger är alltså den spänning som ger önskad ström genom det aktuella antalet LEDs. Detta är viktigt eftersom en lysdiods färgtemperatur beror av strömmen, så genom att ge lampan full märkström, men i korta pulser så får man en dimring med bibehållen färgtemperatur (ej bekräftat).
Så är det spänningen, strömmen eller effekten som regleras med PWM? Ingendera, det är energin som regleras, för PWM innebär full spänning och därmed full ström och effekt, fast bara under en del av tiden.
Man kan ibland läsa i facklitteraturen att strömmen reduceras i detta fall. Det är både sant och falskt. Ett drivdon kan inte reducera strömmen på annat sätt än att reducera spänningen så att strömmen enligt Ohm's lag därmed minskar. Belastningen har ju en konstant och opåverkbar resistans, I = U / R.
Om man däremot mäter strömmen i PWM-signalen över tid så får man ett reducerat medelvärde. Ett TRMS-instrument skulle visa detta medelvärde som en synbarligen "sänkt" ström, och därmed också en synbarligen lägre effekt. Ja, det är ju faktiskt synbart i form av ett lägre ljusflöde.
Varianter av LED-lampor
Tyvärr finns det inte en enda variant på LED-lampa. Även en glödlampa kan vara avsedd för olika spänningar, men det står på den, och alla dimmers fungerar. För LED är det värre. Det går inte att prata om LED i allmänhet då olika typer av LED kräver helt olika typer av dimmers.
De varianter som kan förekomma är
Har man lyckats passera detta steg med att inse vilken typ av LED det handlar om, då är nästan hela slaget vunnet. Det är dock inte alltid så lätt att ta reda på det.
Hur ser man vilken typ det är?
Ett problem med LED är otydligheten huruvida de ska drivas av en konstant spänning eller konstant ström. Sant är att alla LED i grunden, alltså en "naken" LED, ska drivas med en konstant ström. Men det är inte alltid lätt att se vad det är för typ av LED-lampa.
Bilderna nedan visar tre LED-lampor.
COB
[bh] På temat "nakna" och rena LED finns numera även typen COB på listan. Det står för chip-on-board och består av ett (stort) antal lysdioder som är sammansatta på samma chip så att det ser ut som en enda LED.
Dom ska i grunden drivas av en konstant ström precis som LED, men den stora skillnaden är att ström, spänning och effekt varierar stor mellan COB-modellerna, så här gäller det att vara uppmärksam, och detta på samtliga storheter, spänning, ström och effekt.
Ja, detta kräver ett eget kapitel då LED vänder på invanda begrepp.
Den stora skillnaden är att LED kräver en annan slags drivning, en konstant ström i motsats till alla andra lampor som vill ha en konstant spänning. Dimringen är likaså annorlunda. Nyckeln till framgång med en fungerande dimring här är därför välja ett dedikerat drivdon med inbyggd dimmer, alltså en och samma enhet, som styrs externt. Systemet består alltså av tre enheter, inte mer.
- Drivdon med dimmer.
- Styrning av drivdonet med tryckknapp etc.
- LED, alltså en "naken" LED utan eget drivdon.
Övergången till LED påkallar dock önskemål om att återanvända befintlig installation vilket orsakar problem med anpassningen mellan gamla och nya komponenter.
Här kommer först en grundkurs i Ohm's lag och hur LED fungerar, vilka former av LED-lampor det finns och hur de kan dimras. Även lågenergilampor berörs lite här.
Hur fungerar och hur drivs LED?
En diod är en halvledare, den leder ström endast i ena riktningen, från plus till minus. Lysdioder har dessutom sidoeffekten att de lyser
Dioderna har även en annan märklig egenskap - de har ett i det närmaste konstant framspänningsfall. För dioder ligger det på ca 0.7 V och för lysdioder på ca 2.5 3.5 V. Man brukar räkna med 3.5 V. Om vi tittar på exemplet till vänster med ett motstånd och en lysdiod i serie så innebär detta framspänningsfall att spänningen över lysdioden är ganska konstant 3.5 V oberoende av hur hög spänningen är över hela kretsen. Det blir motståndet som får en spänning över sig som förändras med inspänningen. Om inte motståndet skulle finnas där, då skulle lysdioden brinna upp ögonblickligen när spänningen överstiger ca 3.5 V.
En annan sak som förändras med inspänningen är strömmen genom hela denna krets. Det är dåligt. Kretsarna ovan förklaras närmare lite senare.
Om LED och ström
Lysdioder ska i grunden alltid drivas med en viss ström, man talar om konstant ström (CC) istället för konstant spänning (CV). Detta gäller alla lysdioder oberoende av vad butiken eller någon annan säger. LED drivs alltid alltid alltid av en konstant ström. Det finns inga lysdioder för en konstant spänning.
Det är vid en viss ström som en LED har vissa specificerade egenskaper, som ett visst ljusflöde och färgtemperatur.
Om det står något annat än ström på förpackningen till en LED-lampa så innehåller den ett internt drivdon som omvandlar spänningen till en konstant ström. Vi återkommer till varför detta är viktigt att hålla i minnet.
Det är sant att spänningen över en LED ger en viss ström genom den. Men ett exemplar kan kräva lite mer spänning än ett annat för att uppnå samma ström genom LED-chippet. Det handlar om mycket små skillnader i spänningen, till exempel 3.492 V för ett exemplar och 3.503 V för ett annat. Denna skillnad kan finnas mellan två identiska exemplar (samma tillverkare, modell och t.o.m batch). 3.503 V över den första kan vara tillräckligt för att ta död på den, åtminstone kommer den att lysa starkare än den andra.
Så det går inte att säga att en LED är avsedd för en viss spänning. Det går inte att ställa in spänningen på exakt 3.5 V och tro att det blir bra. Man måste istället mäta och justera in strömmen till ett konstant värde.
Tittar man på databladen för till exempel den populära Cree XM-L2 så ser man att ljusflödet är mer eller mindre linjärt med både spänning och ström. Men man ser också att en fördubbling av ljusflödet ungefär motsvarar en fördubbling av strömmen, medan spänningen förändras med mindre än 5 %.
Man kan därför inte parallellkoppla flera lysdioder, för det finns inte en gemensam spänning för dem. Man måste seriekoppla dem och justera strömmen genom hela kedjan. Vid seriekoppling kommer varje enskild LED att skapa sitt eget framspänningsfall på ca 3.5 V vid den gemensamma strömmen.
Ett enkelt drivdon för ström
I sin allra enklaste form består ett drivdon för omvandling av spänning till ström endast av ett motstånd (som till exempel i LED-lister) det är troligen därför vissa källor säger att dessa konstantspännings-LED har dålig tålighet mot spänningsvariationer. Det finns ju ingen reglering här, utan strömmen är starkt beroende av matningsspänningen. Är det så känsligt? Jo, ganska.
Låt oss återgå till bilden ovan över kretsarna med motstånd och lysdioder i serie. Börja med exemplet till vänster med en lysdiod. Den vill ha ca 350 mA för att må som bäst. Denna ström är vanlig för lysdioder med effekten 1 1.2 W. För 3 W brukar strömmen vara 700 mA.
För spänningen 11.5 V kan vi då beräkna storleken på motståndet med Ohm's lag, efter att diodens framspänningsfall dragits av. Resultatet blir ca 22 ohm. Det som kan ses som lite magiskt här är att spänningen över lysdioden helt enkelt dras av för att få spänningen över motståndet. Man drar av 3.5 V oberoende av hur hög matningsspänningen är (nästan).
22 ohm ger alltså strömmen 350 mA, detta eftersom spänningen över motståndet är ca 8 V, så I = U / R. Om värdet på motståndet halveras så kommer strömmen att fördubblas. Spänningen över motståndet är nämligen oförändrat 8 V, detta eftersom lysdiodens framspänningsfall på 3.5 V är (i det närmaste) konstant (magiskt).
Om nu spänningskällan inte är så exakt, utan ger 12.5 V istället, så ökar våra värden enligt figuren. Spänningen över lysdioden ökar endast mycket marginellt, 0.1 V är nog för mycket. Det viktiga är vad som händer med strömmen. Motståndet är konstant, men spänningen över det har ökat med 0.9 V, så strömmen blir (12.5 V 3.6 V) / 22 ohm = 405 mA. Det kanske lysdioden klarar av, kanske inte.
I exemplet till höger har man rationaliserat lite och kopplat tre lysdioder i serie med ett motstånd. Varför vill man göra så? Jo, räkna på effektförlusten i motståndet i de båda fallen. Till vänster blir P = 8 V x 360 mA = 2.9 W och till höger P = 1 V * 370 mA = 370 mW. Motståndet till vänster blir alltså rejält varmt.
Vad händer då om spänningen höjs med 1 V i detta fall. Det får relativt sett katastrofala följder pga av det låga spänningsfallet över motståndet, spänningen och tillika strömmen nästan fördubblas som figuren visar. Lysdioderna kommer högst troligt att lägga sig raklånga ganska omedelbart.
Så ett enkelt motstånd är inte så bra. Det ger bara en konstant ström om spänningen är konstant. Drivdon för halogen kan därför vara direkt olämpliga eftersom de ger just en spänning på uppemot 13 V vid tomgång, och 11.5 V vid märklast, speciellt drivdon med klenare effekt. Några LED är ju nästan ingen belastning alls för ett sådant drivdon så man bör dimensionera förkopplingsmotståndet därefter.
Med en transistor, en zenerdiod och några motstånd kan man dock enkelt bygga sig en konstantströmsgenerator som är okänslig för inspänningen, inom vissa gränser. Se wiki.
En fördel med dessa enkla strömgeneratorer är att de är dimbara. Det finns ingen elektronik som kan göra en dimmer verkningslös.
Hur fungerar reglering av ström och spänning vid seriekoppling vs parallellkoppling?
Som nämnts ovan är det en viss ström som specificerar egenskaperna hos en LED, inte spänningen.
Av den anledningen seriekopplas därför flera LEDs till samma drivdon, i motsats till lampor som drivs med konstant spänning där lamporna kopplas parallellt.
Att strömmen är konstant betyder att drivdonet reglerar strömmen genom denna kedja av LEDs, så att strömmen blir lika även med en mer eller färre LED i serie. Dvs drivdonet mäter strömmen och justerar drivdonet till 350 mA eller vad som nu önskas. Motsvarande gäller för konstant spänning, så det är inga konstigheter, bara lite ovanligt.
I praktiken är det dock spänningen som regleras för att erhålla en konstant (oförändrad) ström. Detta är kanske lite snurrigt.
Det fall man är mest van vid är parallellkoppling. Där har vi en konstant spänning (CV), 12 V i detta exempel. Det ger en viss ström I genom lampan som beror av lampans styrka (resistans). Om två lampor till hängs på parallellt så ökar drivdonet strömmen för att bibehålla spänningen 12 V. Den totala strömmen kommer nu att öka till 3*I, som sedan fördelas så att strömmen genom varje lampa fortfarande blir I.
Vid seriekoppling är det strömmen som är konstant (CC), 350 mA i detta exempel. Om nu två lysdioder till kopplas in i kedjan så måste drivdonet höja spänningen till ca 3*U för att strömmen fortfarande ska vara 350 mA.
Nu är det så att även i cv-fallet ovan så är det faktiskt spänningen som regleras även där. Det finns inga konkreta sätt för drivdonet att höja strömmen på, för det skulle innebära att drivdonet skulle behöva ändra på sin inre resistans. När kretsen belastas med två lampor till så sjunker spänningen pga den inre resistansen i drivdonet (och i ledningarna). Så drivdonet kompenserar det genom att höja spänningen internt så att spänningen på utgången av drivdonet fortfarande blir detsamma.
En onödig utvikning
Skulle man inte kunna seriekoppla tre st 12 V-lampor då, som alltså vill ha konstant spänning? Jo, absolut! Om de ansluts till ett 36 V cv-drivdon så fungerar det utmärkt. Det blir då en spänningsdelning så att varje lampa får sina 12 V över sig.
Strömmen genom hela kretsen blir I. Drivdonets effekt är oförändrad, för det är ju lika många lampor av samma typ. Det är drivdonets spänning som är förändrat.
PWM-dimring av LED
PWM kan användas för att pulsa ut spänningen till en serie av LEDs. Den toppspänning som drivdonet ger är alltså den spänning som ger önskad ström genom det aktuella antalet LEDs. Detta är viktigt eftersom en lysdiods färgtemperatur beror av strömmen, så genom att ge lampan full märkström, men i korta pulser så får man en dimring med bibehållen färgtemperatur (ej bekräftat).
Så är det spänningen, strömmen eller effekten som regleras med PWM? Ingendera, det är energin som regleras, för PWM innebär full spänning och därmed full ström och effekt, fast bara under en del av tiden.
Man kan ibland läsa i facklitteraturen att strömmen reduceras i detta fall. Det är både sant och falskt. Ett drivdon kan inte reducera strömmen på annat sätt än att reducera spänningen så att strömmen enligt Ohm's lag därmed minskar. Belastningen har ju en konstant och opåverkbar resistans, I = U / R.
Om man däremot mäter strömmen i PWM-signalen över tid så får man ett reducerat medelvärde. Ett TRMS-instrument skulle visa detta medelvärde som en synbarligen "sänkt" ström, och därmed också en synbarligen lägre effekt. Ja, det är ju faktiskt synbart i form av ett lägre ljusflöde.
Varianter av LED-lampor
Tyvärr finns det inte en enda variant på LED-lampa. Även en glödlampa kan vara avsedd för olika spänningar, men det står på den, och alla dimmers fungerar. För LED är det värre. Det går inte att prata om LED i allmänhet då olika typer av LED kräver helt olika typer av dimmers.
De varianter som kan förekomma är
- LED-lampor avsedda för 230 V AC.
- dimbar eller
- ej dimbar
.
- LED-lampor avsedda för 12 V DC eller annan klenspänning. Möjligen kan även AC fungera, men det kan variera mellan olika modeller och fabrikat.
- dimbar eller
- ej dimbar
.
- LED-lampor avsedda för en konstant ström på 200 1400 mA. Vanliga värden är 350 och 700 mA.
Dessa LED-lampor är alltid dimbara och bör väljas i första hand.- Effekt och framspänningsfall kan behöva beaktas vid val av drivdon.
Har man lyckats passera detta steg med att inse vilken typ av LED det handlar om, då är nästan hela slaget vunnet. Det är dock inte alltid så lätt att ta reda på det.
Hur ser man vilken typ det är?
Ett problem med LED är otydligheten huruvida de ska drivas av en konstant spänning eller konstant ström. Sant är att alla LED i grunden, alltså en "naken" LED, ska drivas med en konstant ström. Men det är inte alltid lätt att se vad det är för typ av LED-lampa.
Bilderna nedan visar tre LED-lampor.
- Sockeln GU10 (till vänster) innebär att den drivs med 230 V AC.
. - Sockeln G4 med sina två stift (bilden i mitten) innebär 12 V AC/DC. (Eftersom G4-sockeln tidigare bara används av halogen så måste LED-ersättare med denna sockel klara AC, vilket dock inte är självklart hos andra 12 V LED-lampor). Detta är alltså ingen "naken" LED. Den har ett inbyggt drivdon som omvandlar spänningen till en konstant ström.
. - Lampan längst till höger är en "naken" LED som vill ha en konstant ström, men det syns ju inte på den! Man måste alltid läsa specifikationerna för LED, konstant spänning eller konstant ström, och i så fall hur hög ström och dess effekt.
COB
[bh] På temat "nakna" och rena LED finns numera även typen COB på listan. Det står för chip-on-board och består av ett (stort) antal lysdioder som är sammansatta på samma chip så att det ser ut som en enda LED.
Dom ska i grunden drivas av en konstant ström precis som LED, men den stora skillnaden är att ström, spänning och effekt varierar stor mellan COB-modellerna, så här gäller det att vara uppmärksam, och detta på samtliga storheter, spänning, ström och effekt.
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Varianter på drivning och dimring av LED
När det kommer till varianter på hur dimmer, drivdon och LED kombineras ihop får man komma ihåg det faktum att det finns tusentals befintliga triacdimmers i Svenska hem. Det är en grundförutsättning som inte alltid är enkel att hantera. Den orsakar stora problem med kompatibilitet med dagens drivdon för LED. Men det är ett vanligt utgångsläge, en gammal dimmer för glödljus, där lampan ersätts med LED.
Ett annat vanligt utgångsläge är drivdon för halogen där halogenlamporna ersätts med 12 V LED. Kanske är systemet dimrat med en traditionell dimmer också.
Sedan finns en mängd varianter på dimmer och drivdon för LED, ibland flera i rad. Bilden nedan visar några exempel.
För att förstå detta ska man titta på IN och UT, dvs vilken spänning, ström, strömart och/eller dimringstyp vill en apparat bli matad med, och vad lämnar den ifrån sig på sin utgång? Utgången måste stämma överens med ingången på nästa puck osv. Svårare är det inte i grunden, men om man blandar in konstant ström och dimmers då blir det lite rörigt.
Vi börjar med grunden för apparater som matas med konstant spänning:
Några exempel så här långt:
Förutom spänning, ström och effekt så har vi även ett par varianter på dimrad ström, och även konstant ström som vänder på begreppen lite. Grundregeln är att samma symbol ska finns på både strömmatande sida och förbrukande sida, de ska stämma överens. Det kan möjligen finnas några kombinationer som trots olika symboler ändå fungerar ihop någorlunda.
Även om två apparater är kompatibla på papperet (samma "symbol" som visas i figuren) så finns dock ett praktiskt problem med att spänningen inte ser exakt likadan ut mellan olika fabrikat. Små skillnader man innebära bristfällig funktion eller brummande i apparaterna. Inte ens ren likspänning är inte alltid så ren utan kan ha ett störande högfrekvent brus.
Så i praktiken kan det ändå vara svårt att veta vilka kombinationer som faktiskt fungerar. Försök därför alltid att använda de säkra kort som beskrivs ovan, så få drivdon som möjligt, helst endast ett (1) drivdon, med inbyggd dimmer som styrs utifrån.
När det kommer till varianter på hur dimmer, drivdon och LED kombineras ihop får man komma ihåg det faktum att det finns tusentals befintliga triacdimmers i Svenska hem. Det är en grundförutsättning som inte alltid är enkel att hantera. Den orsakar stora problem med kompatibilitet med dagens drivdon för LED. Men det är ett vanligt utgångsläge, en gammal dimmer för glödljus, där lampan ersätts med LED.
Ett annat vanligt utgångsläge är drivdon för halogen där halogenlamporna ersätts med 12 V LED. Kanske är systemet dimrat med en traditionell dimmer också.
Sedan finns en mängd varianter på dimmer och drivdon för LED, ibland flera i rad. Bilden nedan visar några exempel.
För att förstå detta ska man titta på IN och UT, dvs vilken spänning, ström, strömart och/eller dimringstyp vill en apparat bli matad med, och vad lämnar den ifrån sig på sin utgång? Utgången måste stämma överens med ingången på nästa puck osv. Svårare är det inte i grunden, men om man blandar in konstant ström och dimmers då blir det lite rörigt.
Vi börjar med grunden för apparater som matas med konstant spänning:
- En apparat som märkt med en spänning måste också bli matad med exakt denna spänning, dessutom AC eller DC beroende på vad som står märkt på den. Om den är märkt med ett intervall så måste den matas med en spänning inom detta intervall.
. - En apparat som märkt med en effekt måste bli matad av en strömkälla som är kapabel att ge minst lika hög eller högre uteffekt. Här får (ska) alltså effekten hos matande enhet vara högre. Effekten anger hur mycket apparaten belastar vid aktuell spänning, så matningskällan måste då kunna leverera minst så mycket. Det betyder inte att den kommer att göra det, utan effekten bestäms av den apparat som matas vid aktuell spänning eller ström.
Om flera apparater matas från samma strömkälla, då måste strömkällan förmå att leverera summan av dess effekter.
. - En apparat märkt med en ström tillsammans med en spänning ska, om det är ett don av något slag, dimensioneras på samma sätt som effekt. Den ström som anges här är den ström apparaten kommer att belasta strömkällan med vid angiven spänning, så strömkällan måste kunna ge minst så mycket.
.- Om däremot apparaten är märkt enbart med en ström så får man anta att det är konstant ström som gäller, och den måste då matas med ett drivdon som reglerar strömmen till denna nivå.
Några exempel så här långt:
Förutom spänning, ström och effekt så har vi även ett par varianter på dimrad ström, och även konstant ström som vänder på begreppen lite. Grundregeln är att samma symbol ska finns på både strömmatande sida och förbrukande sida, de ska stämma överens. Det kan möjligen finnas några kombinationer som trots olika symboler ändå fungerar ihop någorlunda.
Även om två apparater är kompatibla på papperet (samma "symbol" som visas i figuren) så finns dock ett praktiskt problem med att spänningen inte ser exakt likadan ut mellan olika fabrikat. Små skillnader man innebära bristfällig funktion eller brummande i apparaterna. Inte ens ren likspänning är inte alltid så ren utan kan ha ett störande högfrekvent brus.
Så i praktiken kan det ändå vara svårt att veta vilka kombinationer som faktiskt fungerar. Försök därför alltid att använda de säkra kort som beskrivs ovan, så få drivdon som möjligt, helst endast ett (1) drivdon, med inbyggd dimmer som styrs utifrån.
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Dimensionering av drivdon för konstant ström
Detta har kanske inte så mycket med dimmers att göra, men det passar in bra här eftersom dimmer och drivdon för LED normalt är en gemensam enhet. Det här kapitlet handlar om hur man tar reda på hur många LED för konstant ström som kan kopplas till ett drivdon.
Vid val av drivdon till LED som ska drivas med konstant ström är det två parametrar man ska titta på:
Så normalt behöver man bara se till att effekten hos drivdonet räcker för aktuell ström.
Men det finns några begränsningar, eller tak, som kan röra till det.
Spänningstak och effekttak
Det finns en gräns för hur högt drivdonet kan höja spänningen. Med t.ex 20 st LED i serie behöver drivdonet upp i ca 20 x 3.5 = 70 V för att leverera den ström som krävs. Dessa drivdon är ovanliga, men de finns, t.ex MeanWell har drivdon som går upp till 100 V DC. Hälften av denna spänning är mer vanligt. Det gäller ju att hålla sig till klenspänning, max 120 V rippelfri DC, och PWM är inte fri från rippel... Man ser därför att många drivdon har en maximal spänning på 60 V DC, eller flera kanaler, troligen av denna anledning då 60 V DC får innehålla rippel. För att gå över 60 V DC måste därför drivdonet verkligen reglera strömmens storlek istället för tiden. Oklart om det finns andra regler för högfrekventa strömmar idag.
(Det finns även drivdon som inte ger klenspänning, vilket alltid gör sekundärsidans installation behörighetskrävande, användning av ledningar och lampor som är isolerade för lågspänning etc.)
Detta tak på spänningen kan paradoxalt innebära att ett drivdon kan leverera en högre total effekt vid en högre ström.
Likaså finns ett tak för effekten. Detta tak styrs av den maximala effekt som drivdonet kan leverera utan att brinna upp, helt enkelt hur kraftigt den är byggd och hur varm den får bli. Beroende på hur den får monteras kan ju värmen bli en avgörande faktor för den maximal effekten. Små puckar avsedda för dosor får ju inte mycket kylning, och de får heller inte bli så varma att ledningarna som finns i dosan tar skada.
Låt oss titta på några verkliga exempel:
En Jolly Pro har en maximal uteffekt på 25 W, det är vad som står i reklambladet. Men denna effekt gäller endast vid strömmen 750 mA! Detta beror på att drivdonet har ett tak på både effekt och spänning.
En Jolly Maxi är betydligt potentare som tabellen ovan visar. Här är maximal spänning så väl tilltagen att ungefär lika många LED tillåts för både 350 och 700 mA, och vi ser därmed en fördubbling av effekten mellan de två strömmarna.
För ytterligare studier, se till exempel Vadsbo SSW60Q som beskriver detta utmärkt, dessutom med en ytterligare komplexitet i form av två kanaler med ett gemensamt effekttak.
Detta var en förklaring till de tabeller över ström, spänning, effekt och antal LED som brukar finnas tryckt på drivdonen eller beskrivet i dess brux. Det är också en grund till att förstå hur många LED som kan kopplas in i serie. Det finns en fälla här man inte ska ramla i.
Hur stor effekt eller spänning kräver en LED-lampa?
Nu när vi lärt oss hur mycket ett drivdon klarar av att ge, då är nästa problem att lista ut vad en viss LED kräver Varför kan inte någonting i inom detta område vara enkelt??
Oftast är det enkelt då de allra flesta LED-lampor för konstant ström har uppgifter om (maximal) effekt och ström. Man kan få leta lite efter detta i specen för lampan, men det brukar finnas, ofta på två olika ställen i specen Så då är det bara att jämföra med drivdonets uppgifter och titta efter följande:
Men, en liten utvikning i detta ämne är på sin plats.
Uppgiven effekt på en lampa, glödlampa såväl som LED, är den effekt där lampan presterar bäst i avseende på livslängd och önskad ljusstyrka. Effekten är produkten av spänning och ström, så en lampa avsedd för 230 V är byggd så att den drar den ström som ger den önskade effekten vid 230 V. Höjer man spänningen lite så lyser den starkare och går sönder fortare Egentligen ska man därför se märkeffekten som den maximala effekt som lampan är gjord för.
För LED kan man ibland se både 1 W och 3 W i specifikationen. Hur går det ihop? Hur kan en lampa vara på både 1 W och 3 W samtidigt, det är ju samma lampa? Se det som att 3 W är vad denna lampa maximalt man drivas med. Det är alltså egentligen inte lampan som bestämmer effekten, utan det är drivdonet (strömkällan). Lampan sätter bara gränsen för hur hårt den får drivas.
Att driva en lampa till en viss effekt gör drivdonet genom att reglera spänningen. Effekten är produkten av spänning och ström, och drivdon reglerar denna genom att höja eller sänka spänningen. Högre spänning ger högre ström, så effekten ökar exponentiellt.
En och samma LED kan alltså drivas från noll upp till 3 W. Ca 1 1.2 W får man vid strömmen 350 mA, och 3 W får man vid ca 700 mA. Spänningen över LEDen är i stort oförändrad i båda fallen, runt 3.5 V.
Varför är detta intressant då? Jo, titta på LED-lampan till vänster på bild nedan. Produktbeskrivningen till denna lampa säger 3 x 1.2 W. Vad blir framspänningsfallet, dvs vilken spänning måste drivdonet kunna leverera? Jo, eftersom det sitter tre st LEDs i denna lampa så får man anta att det är tre st på 1.2 W som är seriekopplade, så spänningen måste upp i 3 3.5 = 10.5 V. Man behöver alltså räkna denna lampa som tre stycken vid dimensioneringen av drivdonet.
En annan LED-lampa, den längst till höger, kanske innehåller en (1) LED som kan drivas till 3 W. Den får då framspänningsfallet 3.5 V.
Säg att vi vill ha 7 st LED-lampor av endera sorten ovan, 7 x 3 x 1.2 W eller 7 x 1 x 3 W. Kan vi använda en Jolly Pro i båda fallen? Nej, för vid 350 mA klarar Jollyn bara 15 W så LED-lampan till vänster går bort. Spänningstaket sätter stopp. Men 3 W-lampan till höger går bra.
Det är alltså skillnad på 1 x 3 W och 3 x 1 W, för strömmen skiljer sig, och antalet fysiska LED-chip.
Detta går att utläsa ur specen på drivdonet om man tittar på strömmen. Om specen anger att drivdonet kan ge 3 W i 350 mA, då kan man anta att de menar 3 x 1 W, dvs spänningen 10.5 V. Om specen däremot säger 3 W i 700 mA så kan man inte göra samma antagande. Lyckligtvis finns det inga LED idag som ger så lite som 1 W vid 700 mA, så man kan dra slutsatsen att 3 W och 700 mA innebär en (1) LED som kan drivas upp till 3 W med spänningen 3.5 V.
LED-lampan till höger är troligen av den nya typen COB, med flera integrerade lysdioder i samma chip. Vad den faktiskt har för framspänningsfall är oklart, så man får lita på att effekt och ström räcker för att dimensionera drivdonet rätt.
Detsamma gäller för LED som vill drivas med lite udda strömmar som 500 mA och 1050 mA. Här måste effekt eller spänning också vara angiven för att kunna dimensionera drivdonet.
LED-lampan i mitten består av 12 st små lysdioder på 1.2 W styck. Den beräknas helt enkelt som 12 st lampor, med total effekt 14.4 W vid strömmen 350 mA och spänningen 42 V.
Problemet med dimring av 230 V LED-lampor
Som redan nämnts, en LED-lampa avsedd för konstant spänning, 12 V DC eller 230 V AC eller någon annan spänning innehåller ett internt drivdon gömt i sockeln. Vid 12 V kan det bestå av ett enkelt motstånd, men vid 230 V AC krävs lite mer elektronik för att switcha ned spänningen till en konstant ström på några hundra mA utan märkbara effektförluster.
[bh] En LED-lampa för 230 eller 12 V måste vara dimbar. Vad innebär det egentligen, och varför är det så?
Tag en vridtransformator. En sådan kan sänka spänningen men bibehålla en intakt sinusvåg. Anslut en glödlampa, lågenergilampa och en LED-lampa (för 230 V) och vrid ned spänningen. Glödlampan kommer att sjunka ganska linjärt i ljusstyrka, medan lågenergi- och LED-lampan knappt reagerar, tills spänningen når en sådan låg nivå att de plötsligt slocknar, vilket vanligen sker vid 50-70 V AC. Detta beteende är ungefärligt och varierar med olika modeller. Men vad experimentet visar är att lågenergi- och LED-lampor behöver en väldigt låg effekt för att fungera, dvs lysa med (nästan) full effekt. De har inbyggd elektronik som försöker upprätthålla en konstant energi till lampan vid ett stort spann på inspänningen.
Dimbara LED-lampor och drivdon för LED kan därför inte dimmas genom att reglera energin som traditionella dimmers gör. Istället finns det en microkontroller i lampans drivdon som tolkar sinuskurvan, närmare bestämt, hur sinuskurvan är kapad, och omsätter det till en ljusnivå. Dessa lampor måste alltså vara speciellt dimbara, annars fungerar inte en vanlig dimmer.
Denna microkontroller förutsätter att sinuskurvan är kapad i framkant. Det finns ingenting som säger att det ska vara så, utan det är antagligen en branschpraxis att tolka sinuskurvan på detta sätt. Använder man fel typ av dimmer så fattar alltså inte lampan vad som händer. (Det kommer dock fler och fler produkter på marknaden som klarar både framkant och bakkant, det får man kontrollera i specifikationen.)
En annan sak som lampan kan behöva göra är att tända dimmern. Då strömmen från LED-lampan normalt är mycket låg kanske dimmern inte tänder när spänningen nått tändpunkten. Lampans elektronik kan då innehålla en funktion som ger en kort strömstöt för detta ändamål. När i tiden den ska genereras är ju dock ett fall av moment 22.
Man ska alltså använda en framkantsdimmer för dessa lågenergi- och LED-lampor. Men lampan innehåller ju elektronik, som är kapacitiv! Därför kan man vanligen inte använda universaldimmers för dessa typer av lampor. Den kommer att känna lampan som en elektronisk (kapacitiv) last och ställa in sig på bakkantsstyrning, vilket kan visa sig som surr, blinkande och flimmer.
Det finns naturligtvis färdiga chip för tolkningen av sinuskurvan, som till exempel CS1610 från Cirrus Logic. Det uppges klara av alla förekommande traditionella dimmers, framkant såväl som bakkant.
Trots detta fungerar det inte. Dimmers surrar, kan inte dimma 0 100 %, tänder inte lampan, ljuset flimmrar etc. Det går inte att i förväg veta ifall en viss dimmer fungerar ihop med en viss dimbar LED-eller lågenergilampa. Det talas om kompatibilitetsproblem mellan dimmer och lampa, och att det saknas standarder för dess egenskaper. Men varför skulle det hindra tillverkare av lampor att tolka en sinuskurva? Som synes av oscilloskopbilderna nedan klipps sinuskurvan rent och snyggt utan märkbara övertoner.
För att råda bot på detta problem tar tillverkarna istället fram kompatibilitetstabeller över lampor och dimmer och hur de fungerar ihop. Ett exempel finns på nästa sida. Vad kan man säga om detta, vansinne!?
Det finns till och med en standard för hur man ska bestämma och sätta en siffra på graden av kompatibilitet mellan dimmer och lampa:
Några kända listor över kompatibilitet mellan dimmer och LED-lampa:
Detta är alltså en gåta. Chippet kostar en tia för en större tillverkare. Tillkommer gör dock en hel del kringkomponenter som bilderna ovan visar, men det ligger knappast någon större kostnad där. Kanske är det ett fysiskt problem med att få plats med komponenterna i annat än stora klotlampor med E27-gänga? [faktiskt] Det blir ju onekligen trångt i en E14-sockel...
Eller så har inte tekniken nått ut till alla tillverkare.
Problemet är att även om det fungerar med en dimmer så kan driftstiden bli förkortad:
Detta har kanske inte så mycket med dimmers att göra, men det passar in bra här eftersom dimmer och drivdon för LED normalt är en gemensam enhet. Det här kapitlet handlar om hur man tar reda på hur många LED för konstant ström som kan kopplas till ett drivdon.
Vid val av drivdon till LED som ska drivas med konstant ström är det två parametrar man ska titta på:
- Strömmen, att drivdonet kan ge ifrån sig den ström som LED-lampan vill ha. Denna ström är ofta inställbar, så man måste kontrollera att den önskade strömmen finns med bland drivdonets inställningar.
Denna ström får inte överskridas. Man kan driva en LED med lägre ström än vad som anges (med lägre ljusflöde som följd), men inte högre ström för då går den sönder, förr eller senare.
. - Antalet LED-lampor som drivdonet klarar av för önskad ström. Här varierar det lite.
- Vissa drivdon anger ett max antal LED för en viss ström, och då är det numera viktigt att ta reda på om de menar LED med ett normalt framspänningsfall på ca 3.5 V. För COB kan detta vara mycket högre.
- Andra drivdon uppger en max effekt för en viss ström.
- Ytterligare varianter på drivdon uppger en maximal spänning för en viss ström.
Drivdonen kan också kräva en minsta belastning, angiven på ett av sätten ovan.
Här gör det ingenting om drivdonet är kraftigare än vad som behövs. Effekten behöver inte matcha effekten hos LED-lamporna exakt. Tvärtom är det bara bra om drivdonet är kapabel att leverera lite högre effekt än vad som behövs. Men strömmen måste stämma exakt.
- en LED på 1 W vanligen ska drivas med 350 mA, 3.5 V 350 mA -> ca 1.2 W, och
- en LED på 3 W vanligen ska drivas med 700 mA, 3.5 V 700 mA -> ca 2.5 W.
Så normalt behöver man bara se till att effekten hos drivdonet räcker för aktuell ström.
Men det finns några begränsningar, eller tak, som kan röra till det.
Spänningstak och effekttak
Det finns en gräns för hur högt drivdonet kan höja spänningen. Med t.ex 20 st LED i serie behöver drivdonet upp i ca 20 x 3.5 = 70 V för att leverera den ström som krävs. Dessa drivdon är ovanliga, men de finns, t.ex MeanWell har drivdon som går upp till 100 V DC. Hälften av denna spänning är mer vanligt. Det gäller ju att hålla sig till klenspänning, max 120 V rippelfri DC, och PWM är inte fri från rippel... Man ser därför att många drivdon har en maximal spänning på 60 V DC, eller flera kanaler, troligen av denna anledning då 60 V DC får innehålla rippel. För att gå över 60 V DC måste därför drivdonet verkligen reglera strömmens storlek istället för tiden. Oklart om det finns andra regler för högfrekventa strömmar idag.
(Det finns även drivdon som inte ger klenspänning, vilket alltid gör sekundärsidans installation behörighetskrävande, användning av ledningar och lampor som är isolerade för lågspänning etc.)
Detta tak på spänningen kan paradoxalt innebära att ett drivdon kan leverera en högre total effekt vid en högre ström.
Likaså finns ett tak för effekten. Detta tak styrs av den maximala effekt som drivdonet kan leverera utan att brinna upp, helt enkelt hur kraftigt den är byggd och hur varm den får bli. Beroende på hur den får monteras kan ju värmen bli en avgörande faktor för den maximal effekten. Små puckar avsedda för dosor får ju inte mycket kylning, och de får heller inte bli så varma att ledningarna som finns i dosan tar skada.
Låt oss titta på några verkliga exempel:
En Jolly Pro har en maximal uteffekt på 25 W, det är vad som står i reklambladet. Men denna effekt gäller endast vid strömmen 750 mA! Detta beror på att drivdonet har ett tak på både effekt och spänning.
- För strömmen 750 mA är det effekten 25 W som sätter taket. Den maximala spänningen blir då
25 W / 750 mA = 33 V (36 V uppges)
vilket tillåter det maximala antalet LED:
33 V / 3.5 V = 9 st.
. - För strömmen 350 mA är det spänningen 46 V som sätter taket (tillverkaren uppger 43 V för denna ström). Den maximala effekt vi får ut här blir
43 V 350 mA = 15 W
vilket tillåter det maximala antalet LED:
43 V / 3.5 V = 12 st
Om drivdonet skulle klara 25 W även här skulle maximala spänningen behöva bli
25 W / 350 mA = 71 V
En Jolly Maxi är betydligt potentare som tabellen ovan visar. Här är maximal spänning så väl tilltagen att ungefär lika många LED tillåts för både 350 och 700 mA, och vi ser därmed en fördubbling av effekten mellan de två strömmarna.
För ytterligare studier, se till exempel Vadsbo SSW60Q som beskriver detta utmärkt, dessutom med en ytterligare komplexitet i form av två kanaler med ett gemensamt effekttak.
Detta var en förklaring till de tabeller över ström, spänning, effekt och antal LED som brukar finnas tryckt på drivdonen eller beskrivet i dess brux. Det är också en grund till att förstå hur många LED som kan kopplas in i serie. Det finns en fälla här man inte ska ramla i.
Hur stor effekt eller spänning kräver en LED-lampa?
Nu när vi lärt oss hur mycket ett drivdon klarar av att ge, då är nästa problem att lista ut vad en viss LED kräver Varför kan inte någonting i inom detta område vara enkelt??
Oftast är det enkelt då de allra flesta LED-lampor för konstant ström har uppgifter om (maximal) effekt och ström. Man kan få leta lite efter detta i specen för lampan, men det brukar finnas, ofta på två olika ställen i specen Så då är det bara att jämföra med drivdonets uppgifter och titta efter följande:
- En matchande ström hos drivdonet, som inte får överstiga den ström som LED-lampan anger. Ska helst vara precis densamma så att lampan får det ljusflöde och färgtemperatur den ska ha.
- Drivdonets uteffekt vid denna ström ska dock överstiga LED-lampans krav, annars blir drivdonet överbelastat.
Vid flera lampor summerar man effekten hos lamporna och ser till att hålla sig under drivdonets uteffekt. Det ger det maximalt tillåtna antalet lampor.
Men, en liten utvikning i detta ämne är på sin plats.
Uppgiven effekt på en lampa, glödlampa såväl som LED, är den effekt där lampan presterar bäst i avseende på livslängd och önskad ljusstyrka. Effekten är produkten av spänning och ström, så en lampa avsedd för 230 V är byggd så att den drar den ström som ger den önskade effekten vid 230 V. Höjer man spänningen lite så lyser den starkare och går sönder fortare Egentligen ska man därför se märkeffekten som den maximala effekt som lampan är gjord för.
För LED kan man ibland se både 1 W och 3 W i specifikationen. Hur går det ihop? Hur kan en lampa vara på både 1 W och 3 W samtidigt, det är ju samma lampa? Se det som att 3 W är vad denna lampa maximalt man drivas med. Det är alltså egentligen inte lampan som bestämmer effekten, utan det är drivdonet (strömkällan). Lampan sätter bara gränsen för hur hårt den får drivas.
Att driva en lampa till en viss effekt gör drivdonet genom att reglera spänningen. Effekten är produkten av spänning och ström, och drivdon reglerar denna genom att höja eller sänka spänningen. Högre spänning ger högre ström, så effekten ökar exponentiellt.
En och samma LED kan alltså drivas från noll upp till 3 W. Ca 1 1.2 W får man vid strömmen 350 mA, och 3 W får man vid ca 700 mA. Spänningen över LEDen är i stort oförändrad i båda fallen, runt 3.5 V.
Varför är detta intressant då? Jo, titta på LED-lampan till vänster på bild nedan. Produktbeskrivningen till denna lampa säger 3 x 1.2 W. Vad blir framspänningsfallet, dvs vilken spänning måste drivdonet kunna leverera? Jo, eftersom det sitter tre st LEDs i denna lampa så får man anta att det är tre st på 1.2 W som är seriekopplade, så spänningen måste upp i 3 3.5 = 10.5 V. Man behöver alltså räkna denna lampa som tre stycken vid dimensioneringen av drivdonet.
En annan LED-lampa, den längst till höger, kanske innehåller en (1) LED som kan drivas till 3 W. Den får då framspänningsfallet 3.5 V.
Säg att vi vill ha 7 st LED-lampor av endera sorten ovan, 7 x 3 x 1.2 W eller 7 x 1 x 3 W. Kan vi använda en Jolly Pro i båda fallen? Nej, för vid 350 mA klarar Jollyn bara 15 W så LED-lampan till vänster går bort. Spänningstaket sätter stopp. Men 3 W-lampan till höger går bra.
Det är alltså skillnad på 1 x 3 W och 3 x 1 W, för strömmen skiljer sig, och antalet fysiska LED-chip.
Detta går att utläsa ur specen på drivdonet om man tittar på strömmen. Om specen anger att drivdonet kan ge 3 W i 350 mA, då kan man anta att de menar 3 x 1 W, dvs spänningen 10.5 V. Om specen däremot säger 3 W i 700 mA så kan man inte göra samma antagande. Lyckligtvis finns det inga LED idag som ger så lite som 1 W vid 700 mA, så man kan dra slutsatsen att 3 W och 700 mA innebär en (1) LED som kan drivas upp till 3 W med spänningen 3.5 V.
LED-lampan till höger är troligen av den nya typen COB, med flera integrerade lysdioder i samma chip. Vad den faktiskt har för framspänningsfall är oklart, så man får lita på att effekt och ström räcker för att dimensionera drivdonet rätt.
Detsamma gäller för LED som vill drivas med lite udda strömmar som 500 mA och 1050 mA. Här måste effekt eller spänning också vara angiven för att kunna dimensionera drivdonet.
LED-lampan i mitten består av 12 st små lysdioder på 1.2 W styck. Den beräknas helt enkelt som 12 st lampor, med total effekt 14.4 W vid strömmen 350 mA och spänningen 42 V.
Problemet med dimring av 230 V LED-lampor
Som redan nämnts, en LED-lampa avsedd för konstant spänning, 12 V DC eller 230 V AC eller någon annan spänning innehåller ett internt drivdon gömt i sockeln. Vid 12 V kan det bestå av ett enkelt motstånd, men vid 230 V AC krävs lite mer elektronik för att switcha ned spänningen till en konstant ström på några hundra mA utan märkbara effektförluster.
[bh] En LED-lampa för 230 eller 12 V måste vara dimbar. Vad innebär det egentligen, och varför är det så?
Tag en vridtransformator. En sådan kan sänka spänningen men bibehålla en intakt sinusvåg. Anslut en glödlampa, lågenergilampa och en LED-lampa (för 230 V) och vrid ned spänningen. Glödlampan kommer att sjunka ganska linjärt i ljusstyrka, medan lågenergi- och LED-lampan knappt reagerar, tills spänningen når en sådan låg nivå att de plötsligt slocknar, vilket vanligen sker vid 50-70 V AC. Detta beteende är ungefärligt och varierar med olika modeller. Men vad experimentet visar är att lågenergi- och LED-lampor behöver en väldigt låg effekt för att fungera, dvs lysa med (nästan) full effekt. De har inbyggd elektronik som försöker upprätthålla en konstant energi till lampan vid ett stort spann på inspänningen.
Dimbara LED-lampor och drivdon för LED kan därför inte dimmas genom att reglera energin som traditionella dimmers gör. Istället finns det en microkontroller i lampans drivdon som tolkar sinuskurvan, närmare bestämt, hur sinuskurvan är kapad, och omsätter det till en ljusnivå. Dessa lampor måste alltså vara speciellt dimbara, annars fungerar inte en vanlig dimmer.
Denna microkontroller förutsätter att sinuskurvan är kapad i framkant. Det finns ingenting som säger att det ska vara så, utan det är antagligen en branschpraxis att tolka sinuskurvan på detta sätt. Använder man fel typ av dimmer så fattar alltså inte lampan vad som händer. (Det kommer dock fler och fler produkter på marknaden som klarar både framkant och bakkant, det får man kontrollera i specifikationen.)
En annan sak som lampan kan behöva göra är att tända dimmern. Då strömmen från LED-lampan normalt är mycket låg kanske dimmern inte tänder när spänningen nått tändpunkten. Lampans elektronik kan då innehålla en funktion som ger en kort strömstöt för detta ändamål. När i tiden den ska genereras är ju dock ett fall av moment 22.
Man ska alltså använda en framkantsdimmer för dessa lågenergi- och LED-lampor. Men lampan innehåller ju elektronik, som är kapacitiv! Därför kan man vanligen inte använda universaldimmers för dessa typer av lampor. Den kommer att känna lampan som en elektronisk (kapacitiv) last och ställa in sig på bakkantsstyrning, vilket kan visa sig som surr, blinkande och flimmer.
Det finns naturligtvis färdiga chip för tolkningen av sinuskurvan, som till exempel CS1610 från Cirrus Logic. Det uppges klara av alla förekommande traditionella dimmers, framkant såväl som bakkant.
Trots detta fungerar det inte. Dimmers surrar, kan inte dimma 0 100 %, tänder inte lampan, ljuset flimmrar etc. Det går inte att i förväg veta ifall en viss dimmer fungerar ihop med en viss dimbar LED-eller lågenergilampa. Det talas om kompatibilitetsproblem mellan dimmer och lampa, och att det saknas standarder för dess egenskaper. Men varför skulle det hindra tillverkare av lampor att tolka en sinuskurva? Som synes av oscilloskopbilderna nedan klipps sinuskurvan rent och snyggt utan märkbara övertoner.
För att råda bot på detta problem tar tillverkarna istället fram kompatibilitetstabeller över lampor och dimmer och hur de fungerar ihop. Ett exempel finns på nästa sida. Vad kan man säga om detta, vansinne!?
Det finns till och med en standard för hur man ska bestämma och sätta en siffra på graden av kompatibilitet mellan dimmer och lampa:
- [Nema LSD 49-2010] Solid State Lighting for Incandescent Replacement Best Practices for Dimming.
Några kända listor över kompatibilitet mellan dimmer och LED-lampa:
- Schneider - Hur väljer jag dimmer till min LED-lampa? Dimmerguide (pdf)
Schneider har både en interaktiv webbtjänst för att para ihop dimmer med lampa, och en pdf som är nedgyttrad med data för kompatibilitet mellan dimmer och lampa. - Philips MASTER LED dimmerguide
- ELKOs dimmerguide (Liten pdf över 3 st ELKO-dimmers och 14 lampor)
- ELKO dimmerguide 2 (några fler dimmers, från Gelia)
- Vadsbo dimmerguide Liten tabell över 4 dimmers från Vadsbo mot några lampor av kända fabrikat.
- KNX-dimmers
- startrading.se Stor kompatibilitetslista över deras lampor och ett stort antal dimmers. Återges nedan.
- byggahus.se Litet test av Fibaro och Qubino dimmers, hur de fungerar med olika drivdon.
Detta är alltså en gåta. Chippet kostar en tia för en större tillverkare. Tillkommer gör dock en hel del kringkomponenter som bilderna ovan visar, men det ligger knappast någon större kostnad där. Kanske är det ett fysiskt problem med att få plats med komponenterna i annat än stora klotlampor med E27-gänga? [faktiskt] Det blir ju onekligen trångt i en E14-sockel...
Eller så har inte tekniken nått ut till alla tillverkare.
Problemet är att även om det fungerar med en dimmer så kan driftstiden bli förkortad:
Otroligt!
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Dimensionering av dimmer för 230 V LED och lågenergi
[bh] Vid dimensionering av en traditionell dimmer för 230 V LED-lampor så sägs att varje lampa ska räknas som 50 W, eller som den effekt som en glödlampa med motsvarande ljusflöde har. Varför är det så?
Ett uppenbart skäl är ifall lampsockeln tillåter glödljus, t.ex E27, G4, GU10. Man behöver då dimensionera för möjligheten att sätta in halogen som ljuskällor.
Ett annat skäl är den höga startström och stötström som LED har. Titta på dessa två bilder över startströmmen. Den är riktigt elak! Utan dimmer (bild 1) är startströmmen ca 3 A, det beror ju på när på sinuskurvan som lampan spänningssätts. Man ser startströmmen som en spik i början av kurva B. Med dimmer inkopplad (bild 2), och uppskruvad till max ljus, mer än fördubblas startströmmen! Och detta är bara en (1) lampa. Värre blir det med 10 stycken...
Stötströmmen i bilderna nedan är inte så snäll den heller. Den inträffar ju dessutom 100 gånger per sekund, i både upp- och nedflank av sinuskurvan. Som synes i andra bilden är stötströmmen allra högst vid måttlig dimmernivå, nästan 3 A, medan den vid full ljusstyrka (bild 3) faller kraftigt.
Detta förklarar varför dimmers brukar surra vid dimring, men tystnar när man drar på fullt. Strömspiken sätter komponenterna i rörelse.
Denna sista bild visar hur det ser ut med en glödlampa vid måttlig dimring. Så ska strömkurvan se ut!
Med dessa mätresultat kan man även passa på att studera effekten, dvs vad som händer med effekten när man dimrar ned. De tre första bilderna visar LED-lampan dimrad i tre olika steg. Som synes är RMS-strömmen ganska konstant, 80 100 mA, så effekten minskar ganska linjärt med minskad spänning. Ljusstyrkan hos lampan följer ungefär samma linje, så med LED får man faktiskt en energiförbrukning som väl stämmer överens med ljusstyrkan.
[bh] Glödlampan är på 60 W. Neddimmad i det läge som visas på bilden ger den effekten 168 V * 232 mA ? 40 W. Den lyser ganska svagt här, men drar ändå nära 40 W eller 2/3 av dess märkeffekt. Detta beror på att verkningsgraden faller kraftigt när man dimrar ner glödljus. När ljuset bara glöder lite så fungerar lampan som värmeelement. Man tjänar alltså inte så mycket energi på att dimra glödljus (inte LED heller på grund av att LED redan har så låg energiförbrukning).
Den LED-lampa som var testobjekt är en 200-kronors nonname-variant på 7.5 W som fungerar bra, dem dimrar bra med en enkel framkantsdimmer. Huruvida den är representativ ska inte huggas i sten, men troligen inte långt ifrån.
Enligt märkningen ska den dra 50 mA, vilket inte är långt ifrån den uppmätta TRMS-strömmen på 80 mA, men detta ligger lite väl nära den använda strömtångens upplösning så det ska tas med en nypa salt.
Dimmern som användes vid mätningen har ca 40 år på nacken, en enkel triacdimmer. Principen och komponenterna är troligen desamma i dagens enkla framkantsdimmers.
Som synes av graferna så är det inga större fel på den klippta sinusvågen. Den borde inte göra det besvärligt för elektronik som ska tolka den, och uppenbarligen fungerar denna lampa utmärkt.
Detta uppträdande (start- och stötströmmen) är för övrigt något som LED-lampor delar med de flesta andra elektroniska apparater som finns i hushållen, med den skillnaden att dessa inte brukar dimras.
Slutligen en bild på en lågenergilampa på 4 W, ej dimbar, direkt inkopplad. Som synes har även dessa en stötström, men inte lika elak som för LED (att döma av mätningen, någon mätning av toppvärdet gjordes inte).
Allmänt vid dimensionering av dimmers sägs att man bör hålla sig under 70 % av dimmerns märkeffekt, det är inte bra att maxa dimmers då det kan förkorta livslängden. LED och lågenergi bör som sagt betraktas som minst lika höga belastningar som motsvarande halogen.
[phillips] Philips anger för vissa LED-lampor att man ska utgå ifrån en 1/10 av dimmerns märkeffekt, som sedan i sin tur divideras med lamporna effekt vilket då ger det maximala antalet, dvs
N = dimmerns märkeffekt / 10 / LED-lampans effekt
[bh] I sammanhanget kan nämnas att LED-drivers med inbyggd dimmer som Jolly Pro likaså har en hög startström. I just Jolly Pro verkar den dämpas av ett NTC-motstånd då den löser en säkring om den kopplas in varm.
Osram uppger för vissa LED-lampor att den maximala strömmen är under 16 A.
[bh] Vid dimensionering av en traditionell dimmer för 230 V LED-lampor så sägs att varje lampa ska räknas som 50 W, eller som den effekt som en glödlampa med motsvarande ljusflöde har. Varför är det så?
Ett uppenbart skäl är ifall lampsockeln tillåter glödljus, t.ex E27, G4, GU10. Man behöver då dimensionera för möjligheten att sätta in halogen som ljuskällor.
Ett annat skäl är den höga startström och stötström som LED har. Titta på dessa två bilder över startströmmen. Den är riktigt elak! Utan dimmer (bild 1) är startströmmen ca 3 A, det beror ju på när på sinuskurvan som lampan spänningssätts. Man ser startströmmen som en spik i början av kurva B. Med dimmer inkopplad (bild 2), och uppskruvad till max ljus, mer än fördubblas startströmmen! Och detta är bara en (1) lampa. Värre blir det med 10 stycken...
Stötströmmen i bilderna nedan är inte så snäll den heller. Den inträffar ju dessutom 100 gånger per sekund, i både upp- och nedflank av sinuskurvan. Som synes i andra bilden är stötströmmen allra högst vid måttlig dimmernivå, nästan 3 A, medan den vid full ljusstyrka (bild 3) faller kraftigt.
Detta förklarar varför dimmers brukar surra vid dimring, men tystnar när man drar på fullt. Strömspiken sätter komponenterna i rörelse.
Denna sista bild visar hur det ser ut med en glödlampa vid måttlig dimring. Så ska strömkurvan se ut!
Med dessa mätresultat kan man även passa på att studera effekten, dvs vad som händer med effekten när man dimrar ned. De tre första bilderna visar LED-lampan dimrad i tre olika steg. Som synes är RMS-strömmen ganska konstant, 80 100 mA, så effekten minskar ganska linjärt med minskad spänning. Ljusstyrkan hos lampan följer ungefär samma linje, så med LED får man faktiskt en energiförbrukning som väl stämmer överens med ljusstyrkan.
[bh] Glödlampan är på 60 W. Neddimmad i det läge som visas på bilden ger den effekten 168 V * 232 mA ? 40 W. Den lyser ganska svagt här, men drar ändå nära 40 W eller 2/3 av dess märkeffekt. Detta beror på att verkningsgraden faller kraftigt när man dimrar ner glödljus. När ljuset bara glöder lite så fungerar lampan som värmeelement. Man tjänar alltså inte så mycket energi på att dimra glödljus (inte LED heller på grund av att LED redan har så låg energiförbrukning).
Den LED-lampa som var testobjekt är en 200-kronors nonname-variant på 7.5 W som fungerar bra, dem dimrar bra med en enkel framkantsdimmer. Huruvida den är representativ ska inte huggas i sten, men troligen inte långt ifrån.
Enligt märkningen ska den dra 50 mA, vilket inte är långt ifrån den uppmätta TRMS-strömmen på 80 mA, men detta ligger lite väl nära den använda strömtångens upplösning så det ska tas med en nypa salt.
Dimmern som användes vid mätningen har ca 40 år på nacken, en enkel triacdimmer. Principen och komponenterna är troligen desamma i dagens enkla framkantsdimmers.
Som synes av graferna så är det inga större fel på den klippta sinusvågen. Den borde inte göra det besvärligt för elektronik som ska tolka den, och uppenbarligen fungerar denna lampa utmärkt.
Detta uppträdande (start- och stötströmmen) är för övrigt något som LED-lampor delar med de flesta andra elektroniska apparater som finns i hushållen, med den skillnaden att dessa inte brukar dimras.
Slutligen en bild på en lågenergilampa på 4 W, ej dimbar, direkt inkopplad. Som synes har även dessa en stötström, men inte lika elak som för LED (att döma av mätningen, någon mätning av toppvärdet gjordes inte).
Allmänt vid dimensionering av dimmers sägs att man bör hålla sig under 70 % av dimmerns märkeffekt, det är inte bra att maxa dimmers då det kan förkorta livslängden. LED och lågenergi bör som sagt betraktas som minst lika höga belastningar som motsvarande halogen.
[phillips] Philips anger för vissa LED-lampor att man ska utgå ifrån en 1/10 av dimmerns märkeffekt, som sedan i sin tur divideras med lamporna effekt vilket då ger det maximala antalet, dvs
N = dimmerns märkeffekt / 10 / LED-lampans effekt
[bh] I sammanhanget kan nämnas att LED-drivers med inbyggd dimmer som Jolly Pro likaså har en hög startström. I just Jolly Pro verkar den dämpas av ett NTC-motstånd då den löser en säkring om den kopplas in varm.
Osram uppger för vissa LED-lampor att den maximala strömmen är under 16 A.
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Sammanfattning
Har vi lärt oss allt om att välja dimmer nu då? Nja, det har handlat väldigt mycket om LED ovan.
Detta har berörts tidigare, men det tål att upprepas och sammanfattas, för alla typer av lampor.
Som redan berörts så beror ofta valet på förutsättningen att det finns en befintlig installation som man av kostnadsskäl vill behålla som mycket som möjligt av, till exempel befintliga dimmers och drivdon där man vill ersätta ljuskällorna med LED.
När "spottar" och liknande ljuskällor började bli populära så handlade det först om 12 V halogen. Dessa drevs av antingen traditionella järnkärnetransformatorer eller elektroniska drivdon. Dessa kunde fortfarande dimmas med de traditionella dimmermodellerna. Det gällde bara att välja rätt modell, framkant eller bakkant, plus min och max effekt.
I stort sett alla drivdon var också dimbara med dessa dimmers.
När sedan LED gjorde intåg på bred front på marknaden så behövdes något helt annat. Nu fungerar inte alltid de traditionella dimmermodellerna längre av tekniska skäl som förklarats tidigare.
Lyckligtvis hade drivdonen för halogen ofta krav på en minsta belastning på typ 20 W som LED-lamporna inte kom upp till, så ofta krävdes byte av drivdon (om man inte ville elda för kråkorna med en bottenlast). Det var bra, för då kunde man välja ett drivdon som var avsett för LED, och man kunde välja LED som drevs av för konstant ström. Dessa drivdon har en inbyggd dimmerfunktion som styrs utifrån. Det innebär en liten extra komplexitet att pussla ihop, men dimringen fungerar!
En gång till, från början
Vill man dimra något så finns ett antal grundläggande förutsättningar för att det ska gå. Den första är att man begriper vad man har i handen, så att man begriper vad man behöver köpa, eller kan ställa en begriplig fråga. Det duger inte längre att säga Jag har problem med min "lampa".
Lämpligen utgår man ifrån ljuskällan som man valt utifrån utseende och belysningseffekter. Man behöver då vara medveten om vilken typ av ljuskälla det handlar om.
Förutom ljuskällan, behöver man idag hålla isär drivdon, dimmer och styrningen av dimmern eftersom det kan vara fysiskt olika produkter.
Tabellen nedan listar olika typer av ljuskällor och hur de kan dimras med olika typer av dimmers, i stigande "svårighetsgrad".
Kommentarer för de sju fallen:
Skulle det nu mot förmodan fortfarande inte vara kristallklart så kommer en sista fasansfull bild med en karta över ett antal möjliga kombinationer av dimmer, drivdon och ljuskällor, det finns säkert fler udda kombinationer. Förklaring följer efteråt.
Förklaring till några av kombinationerna i bilden ovan:
Felsymptom
Dessa symptom gäller främst LED och lågenergilampor.
Referenser
Några referenser från forumet:
Allmänna referenser:
Har vi lärt oss allt om att välja dimmer nu då? Nja, det har handlat väldigt mycket om LED ovan.
- Vilken dimmer ska jag ha till en lågenergilampa?
- Kan jag behålla min befintliga dimmer?
- Kan jag behålla mina befintliga drivdon?
- Hur kombinerar jag ihop allting?
Detta har berörts tidigare, men det tål att upprepas och sammanfattas, för alla typer av lampor.
Som redan berörts så beror ofta valet på förutsättningen att det finns en befintlig installation som man av kostnadsskäl vill behålla som mycket som möjligt av, till exempel befintliga dimmers och drivdon där man vill ersätta ljuskällorna med LED.
När "spottar" och liknande ljuskällor började bli populära så handlade det först om 12 V halogen. Dessa drevs av antingen traditionella järnkärnetransformatorer eller elektroniska drivdon. Dessa kunde fortfarande dimmas med de traditionella dimmermodellerna. Det gällde bara att välja rätt modell, framkant eller bakkant, plus min och max effekt.
I stort sett alla drivdon var också dimbara med dessa dimmers.
När sedan LED gjorde intåg på bred front på marknaden så behövdes något helt annat. Nu fungerar inte alltid de traditionella dimmermodellerna längre av tekniska skäl som förklarats tidigare.
Lyckligtvis hade drivdonen för halogen ofta krav på en minsta belastning på typ 20 W som LED-lamporna inte kom upp till, så ofta krävdes byte av drivdon (om man inte ville elda för kråkorna med en bottenlast). Det var bra, för då kunde man välja ett drivdon som var avsett för LED, och man kunde välja LED som drevs av för konstant ström. Dessa drivdon har en inbyggd dimmerfunktion som styrs utifrån. Det innebär en liten extra komplexitet att pussla ihop, men dimringen fungerar!
En gång till, från början
Vill man dimra något så finns ett antal grundläggande förutsättningar för att det ska gå. Den första är att man begriper vad man har i handen, så att man begriper vad man behöver köpa, eller kan ställa en begriplig fråga. Det duger inte längre att säga Jag har problem med min "lampa".
Lämpligen utgår man ifrån ljuskällan som man valt utifrån utseende och belysningseffekter. Man behöver då vara medveten om vilken typ av ljuskälla det handlar om.
Förutom ljuskällan, behöver man idag hålla isär drivdon, dimmer och styrningen av dimmern eftersom det kan vara fysiskt olika produkter.
- Drivdon används när 230 V behöver omvandlas. I dessa sammanhang handlar det enbart om omvandling till SELV vilket innebär en maximal spänning på 50 V AC eller 120 V DC. Drivdonen kan omvandla 230 V AC till
.- en konstant spänning, AC eller DC, vanligen 12 V, vanligen för halogenlampor.
- en konstant ström, vanligen 250 1400 mA, vanligen för LED.
Det kan finnas flera drivdon i serie, dvs som omvandlar 230 V AC -> 12 V DC -> 350 mA DC.
Drivdon kan vara icke dimbara, eller dimbara på två sätt:- På primärsidan med en traditionell dimmer.
- Med en inbyggd dimmer som styrs externt.
.
- Dimmers finns i olika skepnader. Gemensamt för dem är att de reglerar energin till en lampa så att den lyser svagare eller starkare.
.- Traditionell 230 V-dimmer. Dessa är de vanliga dimmers som styr en 230 V-produkt, den typ som var i stort allenarådande fram till det att spotlights kom in på marknaden.
- Dimmer driven med klenspänning, vanligen 10-30 V AC eller DC. Dessa jobbar med PWM och uppger att de kan dimra allt, halogen såväl som 12 V LED. Exempel är Elko Plus LED-dimmer och Nexa M-spot 100. Utspänningen följer inspänningen.
- Drivdon med inbyggd dimmer. Dessa är också energibegränsande, men anpassade till typen av belastning. Det vanligaste exemplet är drivdon till LED-belysning som ska drivas med konstant ström.
- Styrning av dimmer är ibland en separat apparat, och kallas ibland felaktigt för dimmer. De används vanligen för att styra drivdon med inbyggd dimmer, eller dimmers som är en egen enhet. Styrningen kan bestå av tryckknapp eller 1 10 V som förklarats ovan.
. - Ljuskällan styr som sagt valet ovan.
Tabellen nedan listar olika typer av ljuskällor och hur de kan dimras med olika typer av dimmers, i stigande "svårighetsgrad".
Kommentarer för de sju fallen:
- Glödljus för 230 V kan dimmas med valfri dimmer. Detta är ett säkert kort.
. - 12 V halogen med elektronisk transformator brukar också vara ganska enkelt att lyckas med. Här ska rätt typ av dimmer väljas, vanligen dimmer med bakkantsstyrning, märkt C. Fabrikatet kan oftast väljas fritt.
. - Äldre drivdon med järnkärnetransformator vill däremot ha en framkantsdimmer, märkt med L. Brukar inte heller vara något problem. Vid dålig passning kan det dock uppstå surr. Denna typ av transformator är sällsynt idag. Den känns igen på tyngden och storleken.
. - LED för konstant ström betyder att det handlar om en naken LED, som vill drivas av en konstant ström på vanligen 350 700 mA. Detta fall är enkelt om man väljer ett drivdon med inbyggd dimmer. Det kan inte misslyckas.
Väljer man ett drivdon utan inbyggd dimmer kan det bli problem att hitta en dimmer som fungerar. Först och främst ska drivdonet tillåta dimring. Sedan får man prova ut en dimmer med bakkantsstyrning.
. - Lågenergilampor kan vara lite kinkiga. För och främst ska lågenergilampan stöda dimring, vilket ska framgå av märkningen, typ dimmable. Sedan brukar de vilja ha en dimmer med framkantsstyrning. Elektroniken i en lågenergilampa uppför sig emellertid som en kapacitiv last, så en automatisk dimmer kommer troligen att välja fel metod.
. - Ersättningslampor för 230 V har ett inbyggt drivdon i lampan som driver LED-chippet. Alla lampor är inte dimbara, så det gäller först och främst att välja en lampa som är dimbar enligt specen. Sedan ska man hitta en dimmer som faktiskt fungerar. Det hjälper att välja lampa av känt fabrikat för då kan det finnas kompatibilitetslistor över dimmers som fungerar med denna lampa.
. - 12 V LED finns följaktligen inte heller, utan det handlar om lampor med inbyggt drivdon som omvandlar 12 V till en konstant ström. Då krävs dessutom ytterligare ett drivdon som omvandlar 230 V AC till 12 V, DC eller AC beroende på vad lamporna vill ha. Det blir alltså (minst) två drivdon efter varandra här.
En dimmer på primärsidan av endera drivdonet säger sig själv att det har mycket små utsikter att fungera. Även drivdon med inbyggd dimmer lär få problem. Detta är ingen vanlig kombination, och har inga förutsättningar för att dimmas alls.
Skulle det nu mot förmodan fortfarande inte vara kristallklart så kommer en sista fasansfull bild med en karta över ett antal möjliga kombinationer av dimmer, drivdon och ljuskällor, det finns säkert fler udda kombinationer. Förklaring följer efteråt.
Förklaring till några av kombinationerna i bilden ovan:
- D2 - L1 : LED-lampor för 230 V vill i allmänhet dimras av en framkantsdimmer (typ L). Det börjar dock bli vanligt att de klarar antingen eller så läs bruksanvisningen. Men detta är samtidigt den besvärliga kombinationen som det finns gigantiska kompatibilitetslistor över, så det kan vara besvärligt att hitta en kombination som fungerar.
Observera att LED-lampan måste vara dimbar, det måste stå dimmable på förpackningen.
- D2 - L2 : Lågenergilampor vill som LED oftast ha en framkantsdimmer (typ L), men även här kan det variera. Står det ingenting speciellt om typ av dimmer på förpackningen så är det troligen en framkantsdimmer som gäller.
Observera att lampan måste vara dimbar, det måste stå dimmable på förpackningen.
- D2/D3/D4 - L3 : En glödlampa kan dimmas med vad som helst. Här kan man inte misslyckas, om man inte köper en dimmer av usel kvalité som surrar för allt den kopplas till.
- D3/D4 - T3 - L4 : Halogenglödlampor för 12 V behöver en transformator. Den är okritisk, allt som levererar 12 V med tillräcklig effekt går bra, AC såväl som DC (se T1 och T2).
Vill man ha den dimbar så kan ett elektroniskt dimbart drivdon väljas (T3). Dessa drivdon vill i allmänhet dimras med en bakkantsdimmer (typ C). Även universaldimmers går bra.
Det går också bra att dimra en järnkärnetransformator (T2) med en L-dimmer (D2 eller D3).
- D3/D4 - T3 - L5 : LED-lampor för 12 V är något som kommer in i bilden i en befintlig installation där ljuskällorna byts från halogen till LED. 12 V LED är normalt ingenting man väljer från början eftersom det medför ett extra drivdon som egentligen inte behövs, utan enbart gör dimringen besvärlig.
Ett annat problem här är att den befintliga transformatorn kan ha krav på en minsta belastning som LED inte når upp till. Detta kan avhjälpas med en bottenlast, men en ny kompatibel dimmer är alltid att rekommendera!
Men är det ett icke dimbart system (T1/T2) så är det inga problem.
- D5/D6/D7 - T8 - L6 : LED för konstant ström (cc) är det normala valet för LED-downlights. Ska man installera LED från början, då är denna kombination av LED-typ, drivdon och styrning det första valet. Här kan ett passande drivdon väljas helt fritt med garanterad dimring. Vill man inte ha dimring finns små enkla konverters (T6/T7).
Drivdon med dimmer styrs externt via tryckknapp (D5), vridpotentiometer 1 10 V (D6) eller andra styrenheter som trådlös 1 10 V (D7). Dessa tre enheter är inte dimmers, utan de är styrdon till dimmers.
- D3/D4 T4 L6 : En udda variant på drivning och dimring av cc-LED är ett drivdon för konstant ström som dimras på primärsidan med en traditionell dimmer. Detta alternativ kan prövas i installationer med befintliga dimmers som man vill återanvända, annars är föregående kombination T8 L6 bättre. Många (billiga) downlights levereras också med ett medföljande drivdon till varje lampa. Är det dimbart så kan man pröva denna variant, men det finns ingen garanti för att det fungerar bra.
- T1/T2 T5 L4/L5 : Om man i efterhand vill komplettera en befintlig 12 V-installation med dimmer så är T5 ett alternativ. Den tar 10 30 V in och lämnar dimmad 10 30 V ut (samma utspänning som in). Givetvis måste ljuskällorna vara dimbara, men det brukar inte vara ett problem för 12 V.
Den kan styras via de vanliga externa styrdonen.
Ett vanligt exempel är en RGBW-dimmer för en LED-tejp.
- T1/T2 T7 L6 : Om man i efterhand vill ersätta ljuskällorna i en befintlig 12 V-installation med cc-LED så är T7 ett alternativ. Den konverterar 12 V konstant spänning till en konstant ström.
Det kan finnas dimbara varianter som skulle göra T3 T7 L6 möjlig, och även T5 T7 L6.
Felsymptom
Dessa symptom gäller främst LED och lågenergilampor.
- Det flimrar/blinkar och kan bli stroboskop-effekt
- Sannolikt fel typ av dimmer.
- Oren spänning, vilket kan avhjälpas med ett transientskydd E13 015 45, 22 µF och 220 ? i serie från ELKO som de påstår ska kapa transienter på nätet.
.
- Lamporna flämtar
- Dimmern har för låg last för att arbeta stabilt. Bottenlast kan vara en lösning. ELKO's 12W bottenlast E13 630 86 [elbutik] ger en ren resistiv belastning.
- Min-läget på dimmern är ställd för lågt.
.
- Lamporna kan inte dimras så djupt som jag önskar.
- För många ljuskällor per dimmer.
- Det brukar finnas en min/max-ratt i dimmers.
.
- Allting är korrekt gjort, det flimrar ändå!
- Sannolikt externa störningar på elnätet. Ett transientskydd parallellt med dimmern kan filtrera bort störningar.
- Dedikerat filter
.
- Död.
- Många dimmers har en finsäkring bakom en lucka...
.
- Många dimmers har en finsäkring bakom en lucka...
- Dimmer styrd av tryckknapp uppför sig konstigt, reagerar inte som den ska på knapptryckningarna - vissa tryckknappar fungerar ibland och ibland inte.
- [bh] Strömbrytaren felmonterad så att den bryter vid knapptryckning istället för sluter.
- Kapacitiv spänningssättning av styrtråden pga långa rör med styrtråd tillsammans med obruten fas.
- Eller helt enkelt för lång styrkabel. Se specen för dimmern. Tillverkarna kan kräva typ max 15 meter, eller max 20 nF.
.
- Surrar, eller vägrar starta.
- Överbelastning.
- [bh] Soft start i både dimmer och transformator fungerar inte ihop.
- Dimmers utan N kan behöva en högre last för att fungera. Man kan här prova Fibaros dimmer bypass eller Eltako's bottenlast som kopplas parallellt över belastningen för att dimmern ska få lite mer ström för sin egen förbrukning.
Referenser
Några referenser från forumet:
- [bh] Problemet med saknad nolla och hur det kan lösas. Problematik med LED från fjärran östern. Förslag och tips på olika kombinationer av dimmer, drivdon och LED-lampa som fungerar bra.
- [bh] Problematik med dimbarheten hos drivdon från fjärran östern. Många LED-armaturer säljs med tillhörande drivdon för varje lampa. Dessa fungerar ofta inte bra, framförallt inte om de ska kunna dimras.
- [bh] [flx] Byta halogen downlights mot LED. Tips på ljuskällor, bl.a COB.
- [bh] [bh] [bh] Att välja CC eller CV, 12 eller 230 V med tanke på dimring och installation.
- [bh] Lite allmänt om installation, seriekoppling, installationsutrymmen för drivdon.
- [bh] Om att driva LED-tejp.
Allmänna referenser:
- Vadsbo, mycket information, med dimmerguiden 2015, även med en del roligt dravel...
- Ledlamporaklet - allt om ledlampor, en informationssajt.
- Dimring av LED och lågenergi - Hur, vad och varför det inte alltid fungerar (presentation av Philips/Voltimum)
- ledochled.se - en LED-producent med en hel del bra information.
- ledteknik.nu - information från återförsäljare.
- startrading.se - En del allmän information.
Redigerat:
Vad säger man ? 6 Helt fantastiska inlägg på rad ! Denna kunskap tror jag kommer MÅNGA till del och jag hoppas alla läser och begrundar, så blir det lite lättare att välja rätt! TACK Bo.
Denna kunskap tror jag kommer MÅNGA till del och jag hoppas alla läser och begrundar, så blir det lite lättare att välja rätt! TACK Bo.
Stort tack för att du tar dig tiden att dela med dig av dina kunskaper Bo! Du borde skriva en bok, eller till och med en bibel!
Men... jag kan inte se bilderna. Det ser ut så här för mig:
Har provat både Chrome och Firefox med samma resultat, och jag har inte detta problem i andra trådar. Är jag ensam om detta?
Men... jag kan inte se bilderna. Det ser ut så här för mig:
Har provat både Chrome och Firefox med samma resultat, och jag har inte detta problem i andra trådar. Är jag ensam om detta?
Redigerat:
Hobbyelektriker
· Värmland, Molkom
· 24 413 inlägg
Jag ser att bilderna inte blivit knutna till inläggen så som de normalt blir. Det kan vara en förklaring, men då skulle ingen (förutom jag) se bilderna??
Administrator
· Skåne
· 6 536 inlägg
Som vanligt bra författat Bo. Nu har jag lagt in dina bilder i det första inlägget (men bara i det första än så länge).
https://www.byggahus.se/forum/belys...m-en-lyckad-dimring.html?perpage=#post2278457
Bekräfta gärna att ni ser bilderna i det första inlägget. Om det funkar kan jag fortsätta lägga in resten imorgon.
https://www.byggahus.se/forum/belys...m-en-lyckad-dimring.html?perpage=#post2278457
Bekräfta gärna att ni ser bilderna i det första inlägget. Om det funkar kan jag fortsätta lägga in resten imorgon.
