Triac dimmer что это
Перейти к содержимому

Triac dimmer что это

  • автор:

Диммер — как много в этом слове

Когда мы говорим об управлении светом, первое что приходит на ум – классический выключатель, «щелчок». Да, этот трудяга служит нам верой-правдой не одно столетие. И даже сейчас нам никуда от него не деться. Но есть у него один существенный недостаток: им нельзя регулировать яркость включаемого светильника. Пришло время призвать ему на подмогу современные технологии, позволяющие в компактном корпусе стандартного выключателя, разместить устройство регулировки яркости – ДИММЕР.

В классическом варианте, когда мы говорим об управлении яркостью лампочки накаливания или люстры с такими лампочками или галогенными лампами – все что нам нужно, это заменить наш выключатель диммером. И вот, качество нашей жизни улучшилось!

triac.png

А вот что происходит с током, протекающим через лампу при разном положении регулятора/яркости лампы:

графики triac.jpg

Здесь серым выделена часть, совершающая работу в лампе для выделение света. Таким образом, чем больше серая часть на графике – тем больше света выделяется в лампе. T1 – t3 разные положения регулятора диммера. Этот тип диммирования называется «фазное диммирование» или, как его еще называют по английскому названию ключевого элемента «TRIAC — диммирование». Так как именно изменением фазы и происходит управление.

ЧАСТЬ 2

В первой части мы говорили, что достаточно заменить выключатель на диммер и все. Но это справедливо только для источника света с нитью накала, подключаемой непосредственно в сеть 220В, т. к. называемая «резистивная нагрузка».

Но не все так просто, когда мы говорим о диммировании современных светодиодных ламп, светодиодных светильников или светодиодных лент. Основная сложность в диммировании светодиодов в любом их применении – то, что его нельзя напрямую включить в 220В. Вернее, можно, но ничего хорошего из этого не получится, потому, что напряжение питание светодиодов находится в пределах 3-100в, в зависимости от применения. Плюс напряжение питания должно быть выпрямленным. Поэтому, светодиоды подключают через различные понижающие устройства. И вот здесь то начинаются сложности при диммировании.

Большинство источников питания для светодиодных источников света представляют собой стабилизированный блок питания на фиксированные ток или напряжение, и рассчитаны на подключение к сети 220В. Это может внешний блок питания, например для подключения ленты, или встроенный в лампу миниатюрный блок питания.

блок питания.jpgлампа.jpg

При попытке фазного диммирования такого блока питания, не предназначенного для диммирования, либо ничего не получится, либо он сгорит. Дело вот в чем: стандартные блоки питания для светодиодных светильников или лент рассчитаны на «чистый синус» на входе. А на графике зависимости яркости от проходящего тока (см. ЧАСТЬ 1) мы увидели, что регулировка происходит «отрезанием» части полуволны синусоиды переменного тока 220В. Поэтому, для работы с таким диммером — регулятором были придуманы специализированные блоки питания с модифицированным входом. Выходные параметры этих блоков питания изменяются пропорционально изменению на входе. Подобные блоки питания из-за их способности работать с фазным / TRIAC диммером-регулятором часто также называют TRIAC-диммером. Здесь мы подошли к тому, что нужно разделять понятия диммера – как задающего устройства и диммера — как исполнительного устройства.

схема диммер.jpgсхема диммер 1.jpg

До появления на рынке мощных полевых транзисторов, регулировка по «переднему фронту», Leading Edge, т.е. отрезанием передней части синусоиды переменного тока, была единственным способом диммирования. Но для светодиодных источников света и их диммируемых блоков питания этот способ был не очень подходящим: диаппазон регулировок был небольшим, управление нестабильное, плюс мерцание светового потока, делало это диммирование непривлекательным в глазах конечных пользователей. С появлением полевых транзисторов, способных коммутировать достаточно большую нагрузку, значительно улучшились параметры задающих диммеров, появилась возможность «отрезать» заднюю часть полуволны синусоиды, так называемый Trailing Edge. Часто такие диммеры делают с возможностью переключения фронтов регулирования. Для светодиодного освещения этот тип диммеров показал себя наиболее подходящим.

ЧАСТЬ 3

Пришло время разобраться, что же происходит на второй половине диммера-исполнительного устройства, которая подключается непосредственно к светодиодам.

Здесь нужно пояснить, что для светодиодных лент и для светодиодных светильников используются разные принципы диммирования. Для лент необходимо стабильное напряжение (стандартные значения 5, 12, 24 вольт), а для светильников необходим стабильный ток питания сборок светодиодов (стандартные значения 350, 700, 1000 мА, но часто встречаются нестандартные токи).

Ленты диммируются используя Широтно-Импульсную Модуляцию (ШИМ). Как явствует из названия, именно ширина импульса определяет яркость свечения лент.

график диммер.jpg

Как видно из графика, напряжение питания при диммировании не меняется, а изменяется длительность импульсов включенного состояния и выключенного состояния. Потому, второе название такого способа диммирования – Constant Voltage (CV)

Светодиодные светильники диммируются изменением напряжения на сборке из светодиодов при постоянном токе – Constant Current (CC)

Конечно же, диммирование по фазе, TRIAC-диммирование, не является единственным способом управлять яркостью светодиодных источников света. Сегодня существует множество способов передать сигнал управления от задающего устройства к исполнительному. Это различные протоколы: 0/1-10в, DALI, DMX, KNX, радиоканал, инфракрасный (реже) и множество других. Но какой бы принцип передачи управляющего сигнала не использовался – общий принцип организации выходного сигнала остается неизменным. Для ленты – ШИМ, для светильника – токовое управление.

What is TRIAC Dimming?

Dimmers have fast become a vital part of many lighting applications and installations. Dimmers allow you to set the level of light and save energy on the output and, when teamed with an LED light source, this energy saving can be quite substantial.

Phase-cut dimmers are the most common dimming control and are often referred to as TRIAC dimmers. Creating the ideal configuration of LED lamps with the TRIAC dimmer has, in the past, been a challenge, but the introduction of new TRIAC dimming LED drivers has made this much simpler.

TRIAC dimming controls act as a high-speed switch and are used to control the amount of electrical energy passing to a bulb. A ‘trigger’ dictates what point the device starts to conduct the electricity, essentially “chopping up” the voltage waveform, stopping the voltage from being supplied at full load.

The quicker the switch reacts, the more power is released, the slower the switch reacts, less power is released, which results in a dimming of the bulb. TRIAC dimming is less likely to produce “half wave” on failure, or Hz flicker, therefore with TRIAC dimming the lifespan of the LED is not as greatly reduced, compared to more common Thyristor dimmers.

When using a TRIAC dimmer with LED light solutions, and sourcing a TRIAC dimming LED driver, it is vital to ensure the device is a TRIAC semiconductor device. TRIAC dimmers are designed for resistive loads, which LED solutions are not, so it is important to get this right. If the incorrect TRIAC dimming LED driver is sourced the lights will not perform as expected, decreasing the lifetime of the LED.

For more information or help on choosing the right dimmer for you, please contact us on 0118 9823745 or get in touch here.

Диммирование освещения с Умного Дома

Вопрос о том, какие будут светильники, и как именно они будут диммироваться, всегда оставляется заказчиком или дизайнером (смотря кто продумывает освещение объекта) на самый последний момент, что приводит к неопределённости при проектировании и иногда к ошибкам при заказе оборудования. Знать способ диммирования каждого светильника заранее очень важно для проектирования кабелей и щита.

Как правило, в дизайн-проекте обозначены диммируемые группы света, остаётся продумать способ диммирования и подобрать подходящие лампы. К сожалению, зачастую даже специальные «дизайнеры освещения» не всегда в курсе того, как может осуществляться диммирование той или иной модели светильника.

С точки зрения возможности диммирования у нас есть четыре категории светильников:

  • Резистивные. Это лампы накаливания и галогеновые лампы с напряжением питания 230 вольт.
  • Светодиодные светильники. Имеют отдельный драйвер, обеспечивающий для светильника либо определённое напряжение, либо определённый ток. Лампы накаливания с напряжением питания 12 вольт с диммируемым блоком питания тоже относятся к этому типу. Драйвер поставляется со светильником, обычно лежит за потолком около него, но может быть встроен в корпус светильника. Может быть один драйвер на несколько светильников, если он рассчитан на большую мощность. Трековые светильники тоже входят в эту категорию.
  • Светодиодные лампы. Это изделие «всё в одном», отдельный драйвер не нужен, вставляются в стандартный цоколь Е14, Е27, GU10, GU5.3, GX53 и прочее.
  • Светодиодные ленты с напряжением питания, 12, 24, 36 или 48 вольт. Чаще 12 или 24.

Плохо, когда из дизайн-проекта не понять, к какой категории относится светильник. Потолочный спот может быть как светильником с драйвером, лежащим за потолком, так и лампой в цоколе GU5.3. Люстра тоже может быть со стандартными лампами, или с собственными лампами и драйвером, спрятанным в корпусе, или с лампами накаливания. Даже светодиодные ленты могут оказаться на деле не лентами, а длинными люминесцентными светильниками. В более проработанном в плане освещения дизайн-проекте уже указаны точные модели ламп, их мощности и напряжение питания.

В интернете какая-то каша информации по поводу способов диммирования, сейчас попробую максимально конкретно классифицировать способы диммирования со стороны управляющего элемента (то есть, Умного Дома).

TRIAС диммирование (симисторное)

Диммированием управляет симистор (который представляет собой два тиристора, но не забивайте этим голову), он же ключ. Он же реле, которое быстро-быстро включается и выключается, но не щёлкает при этом. Включение ключа происходит по сигналу с управляющего блока, выключение в ноле (когда синусоида переходит через ноль). Вот такая картинка на входе и на выходе:

Диммирование освещения с Умного Дома

Это обрезание начала синусоиды, по-английски, leading edge. Это старый тип диммирования, подходит для ламп накаливания и галогеновых ламп. Лампам накаливания, на самом деле, всё равно, какую часть синусоиды обрезать, начало или конец, им важно просто уменьшение подаваемой на них мощности (мощность определяется площадью под кривой напряжения). Почти все диммеры систем автоматики и настенные крутилки для управления светом, выпущенные 5-7 и более лет назад — этого типа.

Слышал теории о том, что диммеры ламп накаливания должны менять амплитуду синусоиды, то есть, снижать напряжение переменного тока, но это уже ЛАТР (лабораторный автотрансформатор), они слишком крупные для диммера, симисторные практичнее и дешевле. Такой способ работает, но в быту не используется.

TRIAС диммирование (транзисторное)

Это уже современные диммеры, они могут резать как начало синусоиды (leading edge), так и конец синусоиды (trailing edge). Иногда на них даже есть переключатель режима диммирования. Современные настенные поворотные диммеры для диммирования светодиодных ламп как раз транзисторные, обрезают конец синусоиды.

Диммирование освещения с Умного Дома

Настенный диммер-крутилка ABB Zenit

Если на диммере вы видите переключать типа ламп, то он переключает тип диммирования, обрезание начала или конца синусиоды.

Вот диммер Finder с переключателем режима leading edge или trailing edge:

Диммирование освещения с Умного Дома

Диммер Finder

Управление этим диммером осуществляется сигналом 0-10 вольт от контроллера. Переключатель режима наверху, под надписью finder, ниже регулировка минимального уровня светодиодной лампы (если опустить управляющий сигнал ниже этого уровня, лампа начнёт мерцать).

Лампы накаливания диммируются на всём диапазоне регулирования, если на лампу подать 5% мощности, она и будет на 5% светить. Светодиодная лампа имеет гораздо более узкий диапазон диммирования гораздо, хорошо если от 40 до 80%. Меньше минимума она будет мерцать или погаснет, выше максимума уже не будет менять свою яркость.

Вот диммер Larnitech DW-DM06 на 6 каналов, до 200 ватт на канал.

Диммирование освещения с Умного Дома

Larnitech DW-DM06

Вот диммер Fibaro, работающий по протоколу Z-Wave, он диммирует светильники любого типа. В настройках можно задавать минимум, максимум и скорость диммирования.

Диммирование освещения с Умного Дома

ШИМ (PWM) диммирование

Это способ диммирования светодиодных лент и галогеновых ламп постоянного напряжения (12 или 24 вольта обычно). Смысл в том, что мы то подаём постоянное напряжение, то убираем.

Диммирование освещения с Умного Дома

ШИМ диммирование

Подробнее о том, что такое ШИМ — в этой статье.

Если ключ открыт всё время, то лента светит на 100%. Если каждые 20 миллисекунд закрываем ключ, а потом открываем снова, то лента светит на 50%. Если 10мс ключ открыт, затем 90мс закрыт, то лента светит на 10% и видно её мерцание.

Для управления лентой мы используем ШИМ диммер, который может управляться сигналом 0-10 вольт или по Modbus. Вот удобный ШИМ диммер Razumdom, он управляет четырьмя каналами диммирования, для каждого у него отдельный вход 0-10 вольт, либо можно всем управлять по ModBus.

Диммирование освещения с Умного Дома

Диммер ШИМ Razumdom с Modbus

Надо при выборе диммера всегда в характеристиках смотреть максимально допустимый ток, который коммутирует ключ. Обычно это от 3 до 8 ампер. Если лента мощнее — то надо брать усилитель, к которому будет подключен блок питания соответствующий мощности ленты.

Вот диммер Wirenboard WB-MRGBW-D для четырёх каналов до 5 ампер каждый.

Диммирование освещения с Умного Дома

Wirenboard WB-MRGBW-D

Диммирование 0-10 вольт

Этот способ управления диммированием обычно применяется для светодиодных лент. Сигнал 0-10 вольт подаётся не на саму ленту, а на диммер, который уже из сигнала 0-10 вольт формирует управляющий лентой сигнал ШИМ.

Существуют блоки питания для светодиодных лент с функцией диммирования, то есть, у них на выходе не просто напряжение питания для ленты (12, 24 или 48 вольт), а сразу ШИМ-сигнал.

Внешне блок питания с возможностью диммирования аналогичен блоку без такой возможности, но у него присутствуют клеммы DIM+ и DIM- для подключения управляющего сигнала. Например, это блоки питания Meanwell серий PWM и HLG. У Arlight и Meanwell большой ассортимент таких блоков.

Диммирование освещения с Умного Дома

Для подачи сигнала 0-10 нужно какое-то задающее устройство. Им может быть настенная поворотная панель, может быть аналоговый выход модуля системы Умный Дом. Например, модуль Wirenboard WB-MA04, управляемый по Modbus, может выдавать 4 сигнала 0-10 вольт для управления чем-либо.

Существуют два разных стандарта сигнала: 0-10 вольт и 1-10 вольт. У меня есть отдельная статья про управление сигналом 0-10 и 1-10 вольт.

Если принимать во внимание все нюансы и правильно подобрать оборудование, управление диммирующими блока питания сигналом 0-10 или 1-10 вольта (0-10 предпочтительнее) вполне может быть использовано, но только в следующих случаях:

  • Длина кабеля от задающего устройства до блока питания небольшая, так как сигнал 0-10 вольт сильно подвержен наводкам. Это не цифровой протокол, в котором есть защита от помех. Используем экранированный кабель FTP 5E либо ES-02S-022, прокладываем его на расстоянии от силовых кабелей, длина желательно не более пары десятков метров.
  • Количество блоков, к которым подключен один кабель управления, ограничено. Желательно к одному задающему устройству подключать одно принимающее, но теоретически их может быть и 5. Нужно смотреть характеристики конкретных устройств.

Диммирование DALI

Это самый современный способ управления светом.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface – Цифровой интерфейс освещения с возможностью адресации) – цифровой протокол управления освещением. Протокол открыт и доступен всем производителям.

  • Данные передается по общей для всех устройств шине.
  • Для передачи данных используются два провода, их экранирование не обязательно.
  • Допускается размещение проводов в одном кабеле с питанием

Шина DALI представляет собой две жилы кабеля, начинается от DALI контроллера (это DALI Master) и обходит все осветительные приборы, управляемые через этот протокол (это DALI Slave).

К одной шине DALI можно подключить до 64 исполняющих устройств (драйверов). Каждое устройство-исполнитель имеет свой индивидуальный адрес. Адрес может быть установлен вручную при программировании системы или назначен автоматически.

Диммирование освещения с Умного Дома

В системе DALI должно быть постоянное напряжение 16-18В, его обеспечивает подключенный к шине блок питания DALI, на одной шине – один блок питания. Некоторые модели мастер-контроллеров могут сами обеспечивать постоянное напряжение в шине. Согласно стандарту, ток в шине не должен превышать 250мА.

При сечении кабеля шины DALI 1,5мм2 максимальная длина шины DALI составляет 300 метров.

Согласно стандарту, максимальная потеря сигнала должна быть не более 2В при токе 250 мА, это следует учитывать при выборе кабеля.

В 16 групп могут быть объединены исполняющие устройства. Привязка устройств к группам выполняется при программировании системы.

Каждое исполняющее устройство имеет встроенную энергонезависимую память, в которой хранятся все настройки. Настройки включают в себя:

  • адрес (от 0 до 63);
  • привязка к группам (от 0 до 15), устройство может быть привязано ко всем 16 группам;
  • сцены (от 0 до 15), в устройство может быть внесено все 16 сцен;
  • уровень яркости освещения после подачи питания (от 0 до 254);
  • ограничение минимального и максимального уровня яркости при изменении яркости освещения (от 0 до 254);
  • уровень яркости освещения при прерывании линии управления, например, при аварийном освещении (от 0 до 254);
  • скорость изменения яркости.

Передаваемые по шине DALI команды имеют форма «адрес – команда». Существуют 3 вида адресации команд: индивидуальные, групповые и общие. Например, «Устройство 15 – 75%» или «Группа 8, 100%» или «Все, сцена 1». Таким образом, команды могут требовать включить сценарий, хранящийся в памяти устройства, а не только требовать установить определенный уровень.

Протокол DALI предусматривает команды, запрашивающие статус устройств. Устройство в ответ передает данные, которые могут включать информацию о типе устройства, его состоянии, текущем уровне яркости и исправности подключенного источника света.

Это достаточно удобный способ диммирования, его выполняет диммируемый драйвер светильника. Удобен он тем, что диммирование конкретного светильника обеспечивает драйвер именно для этого светильника, причём способ управления можно выбирать при выборе модификации светильника, это может быть как TRIAС, так и 0-10 вольт или DALI.

Таким образом, это самый надёжный способ управления светом, но нам нужно, чтобы все светильники поддерживали управление по DALI, это увеличивает стоимость каждого светильника.

Модуль DW-DALI в системе Larnitech позволяет создать 2 шины DALI, до 64 устройств в каждой.

Диммирование освещения с Умного Дома

Способы управления светом по DALI есть во многих присутствующих на рынке систем Умного Дома, включая Wirenboard и Beckhoff. В беспроводных системах типа Z-Wave такой возможности нет.

Подбор диммера

Подбираем диммер под светильники.

  • Лампы накаливания — симисторный диммер TRIAC. Лампы любые, все диммируются.
  • Светодиодные лампы — транзисторный диммер. Он же диммер trailing edge. Он же диммер MOSFET. Лампы обязательно должны быть с пометкой диммируемая. Это написано на лампе, на упаковке и на ценнике, такие лампы дороже обычных примерно вдвое. Может быть написано DIM или Dimmable.
  • Светодиодные светильники — в зависимости от способа диммируемости драйвера. Может быть TRIAC, либо 0-10 вольт, либо DALI. Чаще встречается TRIAC, потому что он работает с классическими настенными крутилками-диммерами. Нам все варианты одинаково удобны.
  • Светодиодные ленты — ШИМ диммер. Нужно учитывать ток ленты и ток диммера, чтобы диммер не сгорел. При необходимости берём усилитель. Либо, если у нас диммируемый блок питания светодиодной ленты, то либо 0-10 вольт, либо DALI, в зависимости от способа диммирования блока.

Примечание 1. Для управления чем-либо по Modbus надо, чтобы контроллер Умного Дома и диммер, работающий по протоколу Modbus, были совместимы. То есть, в контроллере был драйвер для работы с этим диммером. Modbus — не универсальный язык общения всей автоматики. Вот DALI — универсальный протокол, если контроллер и драйвер работают по DALI, то они работают вместе. А если они работают по Modbus — значит, они теоретически могут работать вместе, надо только написать драйвер разработчикам. Например, EasyHomePLC работает с диммерами RazumDom. И с модулями ОВЕН МУ и МВ. Но не работает со щитовыми модулями Wirenboard (только с датчиками).

Примечание 2. Важно учитывать мощность диммера. Если на диммере написано, что он диммирует 400 ватт резистивной нагрузки (как диммер Finder на картинке выше), то для ёмкостной нагрузки (это светодиодные лампы) это не более 100 ватт. На диммерах RazumDom написано, что их мощность до 1000 ватт, но это опять-таки лампы накаливания, для светодиодных ламп это 250-300 ватт, не больше. Если мы говорим о диммируемых драйверах для светильников, то там проблем нет, сколько на нём написано, такой светильник можно вешать, он же для светодиодного светильника и сделан.

Примечание 3. Поясню, что драйвер, блок питания и источник питания — немного разные вещи.

Блок питания (он же адаптер) понижает напряжения и стабилизирует его. А драйвер стабилизирует ток, через него подключаются светильники и ленты, которым нужно не стабильное напряжение, а стабильный ток.

Но часто эти понятия путают и называют драйвером, адаптером или блоком питания любой модуль, который из 230 вольт делает питание для светильника или ленты.

Кабели для диммируемых ламп

Если со светильником и типом диммирования определились, то надо предусмотреть правильный кабель.

Для ламп накаливания и светодиодных ламп — силовой кабель от щита. Толщина кабеля выбирается согласно мощности светильников. Универсальный вариант — это кабель 3х1.5. Но 1.5мм2 сечения соответствует больше двух киловатт мощности, так что вполне можно использовать кабель сечением не больше 0.75мм2. Количество жил может быть две или три. Три жилы — для люстр и светильников в металлическим корпусом, у которых есть контакт заземления. Две жилы — для светильников без заземления. Ещё третью жилу можно использовать как резерв на случай необходимости разделить группу света на две.

Для светильников с управлением TRIAC — также один силовой кабель от щита до драйвера. Сечение либо 1.5, либо меньше.

Для светильников с управлением 0-10 вольт — силовой кабель и 2-жильный слаботочный кабель (FTP либо ES-04S, лучше всегда иметь запасные жилы и экран) от щита до драйвера.

Для светильников с управлением DALI — один силовой кабель 5х1.5 от щита до драйвера. Либо 3х1.5 и любой тонкий 2-жильный кабель для шины DALI.

Для светодиодных лент — кабель соответствующий току ленты. Вот статья про Выбор кабеля светодиодных лент (там же есть калькулятор расчёта сечения). Если блок питания находится у начала ленты, то ведём туда питания 230 вольт и управляющий кабель ES-04 или UTP. Количество жил кабеля питания 2 или 3, в зависимости от необходимости заземления корпуса светильника.

Часто хотят отнести драйвер светодиодного светильника подальше от светильника, например, в щит. Не всегда это допустимо. Скорее, почти всегда это недопустимо, расстояние должно быть не больше 2-3 метров. Блок питания светодиодной ленты можно отнести от ленты, но надо считать падение напряжения в кабеле.

Универсальный вариант, когда не знаете, какой будет светильник, и как им управлять — силовой кабель 3х1.5 и слаботочный экранированный кабель (витая пара FTP либо сигнальный ES-04S) для управления 0-10 вольт либо DALI.

Если у вас управление светом по DALI, может возникнуть соблазн взять один кабель 5х1.5 и обойти им все светильники дома. Сэкономим много кабеля и упростим подключение. Но так делать не следует.

Во-первых, если какой-то драйвер выйдет из строя и создаст короткое замыкание, будет выбивать автомат всего света сразу, вы останетесь без света.

Во-вторых, у драйверов светодиодных светильников может быть большой пусковой ток. 10 мощных светильников могут при некоторых обстоятельствах выбивать автомат 10 ампер. А автомат большего номинала на линию сечением 1.5 будет не поставить. Так что следует разбивать группы питания светильников по помещениям и по количеству светильников.

What Is a TRIAC Dimmer? A Beginners Guide

Lighting plays a fundamental role in the look and feel of a workspace, and dimmable LEDs are the next big step in improving your lighting setup. Stepping into the world of dimmable lighting can be overwhelming with confusing terms like TRIAC, thyristors, sinusoidal waves, etc.

This article breaks down the fundamentals of TRIAC dimmers and gives you the basic know-how required to set up your own dimmable LED lights.

What Are TRIAC Dimmers?

TRIAC LED Dimming Switch

TRIAC is a light-dimming technology used in various dimmer switches to control light bulb illumination. There are almost as many light dimmers available on the market as there are lighting technologies. This dimmer switches work with incandescent bulbs, halogens, CFLs (compact fluorescent light bulbs), and some LED light bulbs.

TRIAC (Triode for Alternating Current) is a type of semiconductor called a thyristor that can limit the amount of AC current flowing through a lamp. Thyristors are unique devices with a three-electrode design consisting of an anode, a cathode, and a gate. Thyristor dimmers can only work if current actively passes through the gate.

Hence, if a current passes through the gate, the circuit will close, and the light bulb will turn on. The bulb will turn off if you stop the current flow to the gate. A normal bulb runs at full power because it receives a constant flow of electricity. But a TRIAC dimmer limits the current and sends it to the bulb in pulses.

The bulb appears dim to the human eye because it is flickering on and off hundreds of times a second. Longer delays between the electrical pulse will result in a much dimmer light bulb. TRIAC dimmers are an excellent and convenient way to control lighting systems. You can use them to dim the lights around your house using a dial easily.

AC Dimming vs. DC Dimming

Current flow of DC and AC over time

DC (Direct Current) is a direct flow of electrical current at a single consistent rate. Hence, DC dimming can be as simple as connecting a bulb to a variable power supply that can limit the current flow. Contrarily, AC (Alternating Current) flows as a sinusoidal wave, going from positive to negative. Using DC dimmers on AC devices will reduce the positive current but cannot process the negative current.

Therefore, a specialized electrical circuit, like a TRIAC, is required to dim AC devices. TRIAC dimmers use thyristors to allow AC current flow in both negative and positive directions. A TRIAC dimmer is necessary for maximizing AC dimming efficiency.

Leading Edge vs. Trailing Edge Dimming

Leading edge dimming stops AC current flow as the sinusoidal waveform reaches zero and starts it back up as it reaches the peak. TRIAC is a type of leading edge dimming driver that provides light bulbs with a burst of electricity every half AC cycle.

The opposite of the leading edge is Trailing Edge Dimming which is limited to sensitive electronics like LEDs that could get damaged from a sudden burst of current. Trailing edge dimmers are commonly branded as LED-Ready dimmers for clear and concise marketing. Depending upon the configuration, TRIAC Dimmers can act as leading edge dimmers and trailing edge dimmers.

Types of Dimmer Switches

TRIAC dimmers are circuits that need to be installed into different switch housings to increase their capabilities further. On its own, a TRIAC dimmer circuit can only dim one light from one location. But when installed in a multi-location switch, the TRIAC dimmer circuit can dim more than one light from two or more locations.

A short list of the most popular light dimmer switches can house a TRIAC dimmer.

TRIAC semiconductors, circuits, and switches

1. Single Pole Switches

A single pole dimmer switch can control one light at a time. It uses a simple three-wire design consisting of a hot (live) wire, a neutral, and a ground. This is the most standard form a TRIAC dimmer can take. Single pole switches have one on/off button and a slider or dial that controls the brightness.

2. 3-Way/4-Way Switches

Three-way dimmer switches are complicated electrical devices that control one or more bulbs from two different locations (or switches). They use a four-wire design, replacing the neutral wire with two traveler wires. These traveler wires connect the three-way switch to another switch in a different location.

Four-way switches are used for controlling lighting systems Leading Edge. Leading edge dimming stops AC current flow as the sinusoidal waveform reaches zero and starts it back up as it reaches the peak.

TRIAC is a type of leading edge dimming driver that provides light bulbs with a burst of electricity every half AC cycle.

3. Multi-Location Switches

Multi-location dimmers are an advanced version of a 4-way dimmer switch. These switches can control a lighting system from more than three locations.

Additionally, you can use multi-location switches for variable dimming zones. You can have two types of dimming simultaneously active in your workspace. These dimmers’ higher precision and control are essential for lighting larger open-concept areas.

4. Plug-in Switches

Plug-in switches are external dimming drivers that need to be wired into the wall socket. They act more like an extension cable than a regular dimming switch. Connect your desk or floor lamps through a plug-in switch to get dimming controls. If you’re using LED bulbs in your lamps, ensure they are dimmable.

Not all LED lights are dimmable and thus incompatible with dimmer switches. Plug-in light switch options are excellent for people who don’t want the hassle of wiring a permanent dimmer into their electrical socket.

5. Smart Switches

Smart dimmers have a transmitter built into the switch that connects to your smartphone. Allowing you to control your lighting from anywhere you want.

Since the smart dimming instructions are sent over the internet through a wireless connection, you can even control your house’s lighting from your office.

Smart dimmers also allow you to schedule the time for your light fixtures. You can use the smartphone app to set your house lights to turn on automatically around sunset time.

How Does a TRIAC Dimmer Work?

TRIAC Dimmer Schematic Diagram

TRIAC dimmers take basic electronic devices like capacitors, potentiometers, and thyristors and make them work together in a specific sequence to generate pulses of AC current.

Circuit diagrams and technical terms can be daunting, but TRIAC dimming is a relatively simple process at its core.

This section of the article takes all of the complexities of TRIAC dimmers and reduces them to simple, easy-to-understand steps.

Step 1 Understanding Thyristors

A thyristor is a three-electrode semiconductor that allows for two-way (positive and negative AC) current flow through the anode and cathode. But only if the third electrode is charged with electricity.

The TRIAC dimmer switch hits the gate with a small burst of electric current at set intervals. Meaning the gate opens and closes more than 50 times in one second.

Thus electricity flows through the thyristor in short pulses instead of a continuous flow. If the gate is triggered at the beginning of a sinusoidal cycle, more electricity will be allowed to flow into the LED lights every pulse.

Contrarily, if the gate is triggered towards the end of the sinusoidal cycle, less electricity will flow to the LED lights.

Schematic Symbol for Thyristor

Step 2 Capacitor Automation

Capacitors are small electronics that store and release electrical energy after being fully charged. TRIAC dimming switches place a small capacitor near the gate electrode of the thyristor. The gate remains closed as the capacitor is charging, and no current is allowed to pass to the LED light. Once the capacitor is fully charged, it triggers the gate, which turns the light bulb on.

Once the AC wave switches from positive to negative, the gate closes again, turning the light off. Now the capacitor must be charged again, this time with the negative voltage waveform, and trigger the gate again. The charging rate of a capacitor is determined by its capacitance (ability to store electrical energy). Larger capacitors have higher capacitance and will need more electricity to charge up.

Various Capacitor Sizes

Step 3 Potentiometer Control

You can control the timing of the gate trigger by using a variable resistor called a potentiometer. Standard potentiometers come in the form of a knob or dial, like the ones on a sound system.

Potentiometers change the resistance of the TRIAC dimmer, which changes the amount of current that goes to the capacitor. Which in turn affects the duration of the pulses to the light source.

There is no smart digital controller involved in a TRIAC dimmer. Mathematically calculated capacitor and resistor values control the gate trigger timing.

Small Red Potentiometer (Variable Resistor)

Step 4 TRIAC dimmer control

A TRIAC dimmer takes the input voltage and prevents it from going to the light source. Capacitors and potentiometers are used to supply current to the light in short pulses temporarily. Longer pulses will lead to brighter lights, while shorter pulses will lead to dimmer ones.

Watch a video clip to learn more about TRIAC dimmer:

Pros and Cons of a TRIAC Dimmer

Cost Efficient

A typical TRIAC dimming LED driver for small-scale lighting solutions will be considerably more cost-effective than other dimming technologies.

A TRIAC dimmer is a basic electrical circuit comprising a thyristor, a potentiometer, and a capacitor. The cost-adding factors come from the fancy housing and designs of the dimmer switch.

The low dimming cost of TRIAC-based switches makes it a compelling option for homes, offices, and other small buildings.

High Voltage Support

TRIAC dimming controllers are a great option for high-voltage electrical devices. Almost every TRIAC dimming device is rated to operate at a few hundred volts of electricity.

The BTA24 TRIAC dimmer can support a maximum of 800v at 25 amps. Contrarily, DC LED dimmers are not designed to handle such high input voltage.

Easy Installation

TRIAC dimmers are available as single-unit switches that can be easily installed into the preexisting house wiring. In most cases, you only have to replace one component, the wall switch.

Convenience is one of the biggest selling points of TRIAC dimmers. It reduces the barrier of entry for newcomers and ensures that even beginners can install it with a bit of know-how.

Reliability

A TRIAC semiconductor device is a purely analog technology. Hence, it won’t get hacked, run into soft water errors, or become incompatible with future firmware updates.

Hardwiring lighting fixtures is a more time-consuming process but is also the most reliable. When you hardwire a TRIAC dimming device into the wall socket, it will stay there for years to come performing its one fixed function.

Weaker Dimming Drivers

TRIAC dimming devices are simple and easy-to-use electrical devices with near-universal compatibility with AC LED lights.

However, a TRIAC LED control system will have a shorter dimming range than other dimming technologies. This dimming method depends on the AC voltage waveform and is constricted to the AC cycle.

Less Energy Efficient

A TRIAC dimmer draws a lot of AC power from the wall, but only some of it goes to the lighting fixture. Power loss is inevitable when dealing with high voltages, and TRIAC dimmers trade electrical efficiency for broader compatibility.

Consumer Grade Dimming Solutions – TRIAC vs. PWM vs. 0-10v

TRIAC dimmers are not the only commercially available dimming technology. PWM (pulse width modulation) is another common LED lighting-dimming solution that has seen broad adoption in the past few years.

PWM dimming operates similarly to a TRIAC dimmer. It frequently turns the LED lighting on and off several times a second to create the illusion of dim light.

TRIAC Dimming

TRIAC dimming is an analog method of cutting off current to an electrical device. Analog dimming (physical dimming) means no computer software is required to control the switch.

Here the power supply sends out a complete AC signal, but the TRIAC dimmer breaks the current into chunks and only allows small bits to flow to the light bulb. TRIAC dimming is limited to the AC power supply.

PWM Dimming

PWM is a digital (uses a microcontroller) dimming method and a DC alternative to TRIAC dimmers. It rapidly turns the power supply on and off, resulting in less current flow to the electrical device.

To avoid light flickering, a PWM control system must switch on and off nearly 100 times a second.

This method of switching the power control system from off to on is only compatible with DC supplies. As the current flows in a consistent linear fashion. A PWM dimmer switch is commonly used in computer hardware such as PC fans and RGB LED lighting.

0-10V Dimming

0-10V Dimming (or 1-10v Dimming) is an analog dimming method in which a dimmer switch sends out electrical signals between zero and ten volts.

A receiving LED driver then adjusts the brightness based on the provided voltage. 0v means the minimum brightness, and 10v means the maximum. This dimming method is limited to DC power supply-compatible LED lights.

TRIAC PWM 0-10v
Dimming Technology Analog Digital Analog
Input AC DC DC
Light Voltage Support High-Voltage Low-Voltage Low-Voltage

Comparing consumer-grade LED dimming technologies

Industrial Grade Alternatives to TRIAC Dimmer

TRIAC dimmers are an excellent solution for dimmable lighting systems. However, there are other full-blown lighting control systems available that offer more than simple dimming controls.

Industrial-grade lighting control solutions provide monitoring, dimming, color control, lighting pattern, and other various features over simple TRIAC and PWM dimmers.

The following are the two most widely used lighting control systems.

DALI Control

Digital Addressable Lighting Interface, or DALI, is a specialized digital protocol that allows a lighting control system to communicate directly with individual light fixtures.

DALI isn’t a dimming method. It’s a complex system of lighting control that can also dim your lights. DALI is typically used in large-scale industrial applications like sports stadium lighting.

You can learn more about the DALI lighting control system.

DMX Dimming

Digital Multiplex Signal, or DXM, is another digital lighting protocol that can control a complex network of LED lights from a single location.

DMX is a more user-friendly lighting system that can remotely control an LED light source’s power, brightness, and color. DMX can be used for outdoor lighting.

DALI and DMX are similar systems that use very different approaches to lighting control. You can learn more about their differences to know whether to choose DMX or DALI Lighting Control.

Which Dimming Solution Is Best for Your Lights?

Your workspace primarily defines your choice of dimming solution. Most lighting areas can be divided into the following categories based on size and application.

  • Small and Simple
  • Small and Complex
  • Large and Simple
  • Large and Complex

Small refers to fewer lighting fixtures and simply refers to the type of lighting controls required. Dimming all lights to 50% brightness is a simple task. But dimming some lights to 50% and leaving the rest to full brightness is much more complex.

You can use any AC or DC dimming solution for small and simple solutions.

TRIAC dimmers are the best solution for retrofitting older houses with new dimmable bulbs. DC PWM dimmers are recommended for finer control over lighting fixtures.

You should go with an industrial solution, like DALI or DMX, for large and complex lighting.

A TRIAC LED control system is a safe bet if you are unsure about a dimming solution. TRIAC is AC-compatible, easy to install, cost-effective, and moderately versatile.

Conclusion

TRIAC dimmers are simple analog machines that can reliably and consistently dim lights by restricting AC current flow. A TRIAC controller can use different dimming switches that improve the dimmer’s functionality.

This technology seems overly complex and daunting initially, but once you understand the basics, it becomes just another lighting tool in your belt.

Get Best in Class Dimmable LEDs from RC Lighting

RC Lighting is a Chinese LED lighting supplier known for its exceptional quality Indoor and Outdoor lighting products. We provide LED lighting solutions to a global clientele of diverse businesses. Our dimmable LED products are CE, RoHS, and UL/ETL certified and comply with international product safety guidelines. Please take advantage of our quick turnaround times, exceptional 5-year product warranty, and versatile OEM solutions. We are excellent OME LED manufacturers in China.

A successful business requires reliable products from a trustworthy company. We understand the market needs and have produced durable and sustainable LED products for over a decade. Make your business a success with the perfect LED lighting. Contact us today!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *