A fényerő-szabályozás kihívásai a LED-es világítás elterjedésével
2017. június 7. | Forgó Csaba villamosmérnök | 2926 | |
A címben szereplő „fényerő-szabályozás” megnevezés világítástechnikai szempontból nem pontos, a helyes megnevezés „fényáram-szabályozás” lenne, de a köznyelvben az előbbi terjedt el, így cikkemben én is ezt használom.
Napjainkban bőven túlhaladtunk azon, hogy van egy izzólámpás lámpatestünk, melyet egy egyszerű kapcsolóval működtetünk. Egyrészt a fényforrások piacán jelentkező rohamos fejlődést szinte nem is lehet követni, másrészt a vevői igények hatására az ezeket működtető szerelvények is jórészt megváltoztak. A fényerő-szabályozók a komfortérzet növelése, valamint az energiatakarékosság miatt mai napig előszeretettel használatosak, azonban a hagyományos fényforrások (izzólámpa, halogén lámpa – legyen az 230V-os vagy előtétes kivitelű) működtetésére tervezett fényerő-szabályozók nem feltétlen képesek működtetni a jelen kor számos technikai újdonságait felsorakoztató új típusú fényforrásokat (kompakt fénycsövek, LED-ek). Sokan döntenek úgy, hogy az izzólámpáikat energiatakarékosság és spórolás céljából lecserélik, manapság már LED-ekre, ezek bár drágábbak, mégis jóval kevesebbet fogyasztanak, így nem lesz akkora villanyszámlánk. Itt felmerül a megtérülés kérdése, amit nem szabadna figyelmen kívül hagyni, de ettől most tekintsünk el. Sok esetben már az élelmiszerboltok polcain is találhatunk relatív alacsony árfekvésű kiváltó termékeket. A LED-ek a gyakorlatban már a kompakt fénycsöveket is kiszorították a boltokból és a „hagyományos fényforrás” kategóriába degradálták őket, a gyártók is már szinte csak a LED fejlesztésekre költenek.
Mivel az utcán is az energiatakarékosságra felhívó kampányok hada jön szembe, a csere kézenfekvő, a vásárlók hosszabb-rövidebb számvetés után LED fényforrások után néznek. Ha valaki fényerő-szabályozót használ működtetésre és nem rendelkezik villamossági elmélettel-gyakorlattal, általában fel sem merül benne, hogy a fényerő-szabályozó – fényforrás kompatibilitásra gondoljon. A már felszerelt szerelvénycsalád tagjaként beillesztett fényerő-szabályozó eddig is jól működött izzókkal, miért is ne működne a LED-ekkel is? Így a gyanútlan vásárlónk felmérve a szükséges darabszámot, beszerzi a szabályozható LED-eket, majd telepítés után szembesül vele, hogy az összeállítás nem akar működni, vagy ha hellyel-közzel mégis, különböző járulékos hibákat, zavaró jelenségeket produkál.
A kiérkező villanyszerelő, megállapítja, hogy a meglévő fényerő-szabályozó nem alkalmas LED terhelés működtetésére, így azt cserélni kellene. Puff neki! Az energiatakarékossági célból indult spórolási kísérletünk itt ezen a ponton kudarcba is fulladt, a LED-eket már megvettük, azokat vissza nem vihetjük, a kereskedő érthető módon ettől elzárkózik, de valami megoldás kell, tovább kellene lépni.
Univerzális fényerő-szabályozó, forgatógombos és nyomógombos változat.
Fényerő-szabályozó fényszint-visszajelzéssel, valamint egy forgatógombos fényerő-szabályozó, 1-10 V, hagyományos fényforrásokhoz.
Egy új fényerő-szabályozónak sokszor borsos ára van, nem beszélve arról, hogy a meglévő régi szerelvénycsalád már nem forgalmazott típus, de amúgy sem volt hozzá LED-hez tervezett szabályozó, és ha esztétikailag megfelelő látványra vágyunk a többi fali szerelvényt is cserélni kellene, hogy egységesek legyenek, legalább egy helységen belül… A felmerülő költségek nagyságát az olvasó fantáziájára bízom.
Másik megoldás, hogy a hőn szeretett fényerő-szabályozónkat kidobjuk és teszünk a helyére egy kapcsolót – ágyő komfort! Ebben az esetben szükségtelenül költöttünk drágább, szabályozható LED-ekre.
Mi a helyzet egy új lakás vagy ház esetében?
Jobb esetben a villanyszerelővel közösen megtervezzük a villamos hálózatunkat, beterveztetünk mindenféle rejtett világítást, de ha már erre költöttünk, akkor szabályozni is kellene, legyen már a hangulathoz illeszkedő fényszint. A kiválasztott szerelvénycsaládban van LED-hez tervezett fényerő-szabályozó, tehát tudjuk majd szabályozni - minden szuper. Eljön a beüzemelés ideje és a szabályozható világításunk nem működik. Villódzik vagy vibrál, esetleg ki-be kapcsol, a szabályozható tartomány kicsi, csak részben szabályozható, a minimum szint nem megfelelő stb., a sor hosszan folytatható. Mi történt?
Utánajárást követően rájövünk, hogy a fényerő-szabályozó gyártója csak megadott típusokhoz ajánlja a szabályozóját. De mi pont nem olyat vettünk, és az ajánlott nem is tetszik, vagy esetleg drágább is. A LED-ekhez ajánlott fényerő-szabályozók választéka az elfogadható gazdaságos árkategóriában nem túl széles. Ilyenkor a felszerelt szerelvénycsalád tagjai között ritkán találunk másik alternatívát. Itt már csak a kompromisszumok vállalása következhet. Nem túl biztató…
A teljesség igénye nélkül nézzük az okokat
A fényforrások „kényszerített” fejlődését anno a 244/2009/EK rendelet (a 2005/32/EK európai irányelvnek a nem irányított fényű háztartási lámpákra vonatkozó környezetbarát tervezési követelmények tekintetében történő végrehajtásáról) indította be. Ennek eredményeként fokozatosan kell(ett) kivonni a forgalomból az izzó- és a halogénlámpákat, több lépcsőben, teljesítménytől függően. A fényforrásgyártók többsége ezzel kész helyzet elé lett állítva, melyre nem voltak felkészülve, továbbá az akkori műszaki-technológiai szint közel sem volt még kiforrott.
Gőzerővel elindultak a fejlesztések, jöttek a kisebb-nagyobb, esetenként (mai szemmel nézve) „szörnyszülött” alternatívák, majd idővel a szabályozható típusok is megjelentek. A kivételektől eltekintve, általában a fényforrásgyártók nem gyártottak fényerő-szabályozót, a szerelvénygyártók nem gyártottak fényforrást, így természetesen jöttek a problémák.
A régi fázishasításos elven működő, (lényegében ideális terhelésnek tekinthető) izzó és halogén terhelésre tervezett fényerő-szabályozók alig tudták működtetni az új fényforrásokat. A köztes állomást jelentő kompakt fénycsövekhez is voltak fényerő-szabályozók, de mivel normál fénycsőhöz már akkor létezett megoldás (1-10 V), ez nem jelentett akkora technológiai szakadékot, továbbá a fejlesztésekre is több idő állt rendelkezésre.
Nézzük a LED-eket
Alapvetően a szabályozható LED-eket kivitel szempontjából két csoportra célszerű bontani: AC 230 V-os típusok, illetve valamilyen driveren (meghajtón) keresztül működtetett típusok. Ez az első esetben gyakorlatilag beépített tápegységet jelent, a második esetben egy külső meghajtót. Egy külső meghajtóhoz általában számos kivitelű LED illeszthető.
Nevesebb gyártók megadják, hogy az adott szabályozható LED-et milyen üzemmódban működő fényerő-szabályozóval lehet használni (normál/felfutó élre/lefutó élre történő szabályozás, kombinált stb.), de pontos típusokat nem mindig említenek. Az alkalmazott technológia tükrében végeredményül a LED többféle terhelési jelleget mutathat: (ohmos), induktív, kapacitív, kombinált. Általában az induktív jelleget mutató fogyasztóknál a felfutó élre történő szabályozás, míg kapacitív jelleget mutatóknál lefutó élre történő valósul meg. A terhelési jelleg alapján többféle kivitelű fényerő-szabályozók jelentek meg: RC, RL, RLC, univerzális stb.
A megadott üzemmód tudatában könnyebb megfelelő szabályozót keresni, de a gyakorlatban ez nincs mindig így, mert a szerelvénygyártók sem mindig adják meg ezt az információt. Nagyon sok gyártó „dimmer kompatibilitási listát” tesz közzé a katalógusokban vagy weboldalon, amiben az adott fényforrástípushoz tesztelt fényerő-szabályozók viselkedését adják meg, általában három kategóriába sorolva (szabályozható, részben szabályozható, nem szabályozható). Első hallásra ez tűnne a megfelelő megoldásnak, hiszen ha a fényforrásgyártó már meggyőződött a kompatibilitásról, akkor az ajánlott összeállítást választva nekem mi problémám lehetne? A saját tapasztalatom az, hogy nem minden esetben igazak az ilyen listában szereplő adatok. Mivel a fényforrás-iparág gőzerővel fejlődik, a gyártók folyamatosan fejlesztenek. Ennek eredményeként szabályozhatóság szempontjából egy azonos típuson belül, de eltérő évben gyártott darabok nem ugyanúgy viselkednek. Tehát a tokozás és a design marad, de a beltartalom (technológia) változik.
A szerelvénygyártók is igyekeznek ilyen listákat létrehozni, hogy valami támpontot adjanak a fogyasztóknak, de a fent leírtak miatt a fényforrásgyártókkal nehezen tudnak lépést tartani. Van olyan fényerő-szabályzógyártó, aki pontos évszámot ad meg a tesztelt fényforráshoz, így szűkítve a kört. A problémák kiküszöbölésére több gyártó hozott létre „all-in-one” típusú intelligens fényerő-szabályzót, mely „felismeri” a rákapcsolt terhelés jellegét, majd beállítja a szükséges üzemmódot. Sajnos a gyakorlatban ez több problémát okoz.
Elképzelhetetlen számú, típusú, technológiájú és technológiai szintű LED létezik a piacon és ez a szám folyamatosan növekszik. Irreális elvárás lenne, hogy egy termékkel minden jellegű LED-et szabályozni tudjunk. Azért e megoldás előnyére szolgál, amit kevesen tudnak, hogy ezek az univerzális fényerő-szabályozók többféle beállítást is lehetővé tesznek. Igaz, hogy automatikusan megpróbálják megállapítani, hogy milyen fényforrást kötöttek rájuk, de esetenként ez nem sikerül tökéletesen. Például: tudom szabályozni a LED-et, de az alsó szabályozási szintem nem stabil, néha ki-be kapcsol, vagy búgás jelentkezik a szabályozónál. Ilyenkor lehet kézi üzemmódban a többi állapotot is tesztelni (kézi kapacitív, kézi induktív): hátha ott nem jelentkezik a nem kívánt jelenség. További opció, hogy a szabályozási tartomány alsó-felső szintjét lehet változtatni, ezzel kiküszöbölve a határoknál jelentkező instabilitást. Az elalvás funkció, a memória funkció, vagy a step-dimmer beállítás további kényelmi megoldás lehet.
Egyéb buktatók
- A LED-ek relatív kis áramfelvétellel működnek, amelyet összhangba kell hozni a fényerő-szabályozó által igényelt minimális teljesítménnyel. Ellenkező esetben, ha túl kicsi a szabályozandó teljesítmény, működési problémák léphetnek fel, pl. a lámpa villogni kezd.
- A fényerő-szabályozókra maximális teljesítmény vagy lámpa darabszám is meg van adva. Ez a bekapcsoláskor jelentkező áramlökés miatt lényeges. Például ha az összteljesítményt nem lépjük túl, de az előírtnál több LED lámpát építünk be, lehet, hogy működik az összeállítás, de hosszútávon tönkreteheti a szabályzót, vagy esetleg a LED-et is.
- A korábban ökölszabályként elterjedt telepítési szabályt célszerű betartani, miszerint egy fényerő-szabályzót a névleges terhelhetőségének 80%-áig szabad kiterhelni. Ez az üzembiztos működés egyik feltétele.
- Ha esetleg több helyről akarjuk szabályozni (az egy helységben lévő) a fényforrásainkat, előtte tájékozódjunk, hogy hogyan, milyen módon és eszközzel lehetséges ezt megoldani (távvezérlés).
Egy szó, mint száz, nem vagyunk könnyű helyzetben, ha LED-et választunk és azt még szabályozni is akarjuk. Számos dologra kell figyelni a tervezésnél, párosítani kell az eszközeinket és a tetejébe olyan szabályozót kell választanunk, mely esztétikailag is az ízlésünknek megfelelő.
Kellene egy szabvány, ami ezt az egészet a megfelelő mederbe tereli, ugye? A rossz hír az, hogy a fényerő-szabályozókra ilyen sajnos nem létezik. Pontosabban léteznek már digitális szabványok, melyek az eszközök működését összehangolják (Ledotron, EIB, DALI stb.), de nincs egy egységes előírás, mely általánosságban a fényerő-szabályzókra vonatkozó követelményeket határozná meg. Így a fejlesztőknek egyik oldalon sincs olyan támpont, melyet alapul tudnának venni. Ezt kikerülendő már több gyártó összefogott és saját rendszert fejlesztett, de azok csak a megadott rendszerelemekkel működnek. Mások az anomáliákat úgy igyekeztek kiküszöbölni, hogy a lámpatestbe vagy a fényforrásba integrálták a saját fejlesztésű fényerő-szabályozójukat, melyet egy külső eszközzel lehet működtetni (pl. bluetooth-on vagy WiFi-n keresztül).
Mivel a LED iparág folyamatosan fejlődik és változik, a fenti példákban leírt fényerő-szabályozási problémák elkerülése végett a következőket javasoljuk:
- Vásárlás előtt mindenképp a témában jártas szakembertől tájékozódjunk a lehetőségekről.
- Ha lehetséges teszteljük le a kívánt összeállítást, vagy kérjük meg a forgalmazót/gyártót, hogy végezze el azt. Bár sokszor ezt nem könnyű elérni, a befektetett munka megtérül, ha problémamentes lesz a párosítás.
- Kérjük ki a gyártók véleményét, tapasztalatait a megfelelő irányról.
- Internet adta lehetőségeket kihasználva, fórumokon tájékozódjunk az általunk preferált típust érintő véleményekről, tapasztalatokról.
