Co je stmívání osvětlení?

Stmívání je řízená změna světelné úrovně svítidla. Uživatel tak může podle potřeby snížit nebo zvýšit množství vyzařovaného světla – například vytvořit tlumené večerní osvětlení, zvýšit světlo při práci nebo automaticky přizpůsobovat osvětlení množství denního světla.

U moderního LED osvětlení je ale důležité rozlišovat způsob ovládání a způsob, jakým LED driver skutečně mění výkon LED. DALI, switchDIM nebo Casambi například říkají driveru, jakou světelnou úroveň požadujeme. Samotný driver následně reguluje proud LED vhodným elektronickým způsobem.

Co je stmívání?

Stmíváním měníme světelný výkon svítidla během jeho provozu. Namísto pouhých dvou stavů zapnuto a vypnuto můžeme nastavit například:

• 100 % světelné úrovně,
• 70 %,
• 50 %,
• 20 %,
• nebo minimální úroveň, kterou konkrétní svítidlo umožňuje.

V běžné řeči se často používá výraz „změna jasu světla“. Technicky je ale jas neboli luminance samostatná fotometrická veličina. Přesnější je proto mluvit o změně světelné úrovně, světelného toku nebo výkonu svítidla.

Tři úrovně stmívání LED svítidla

Pro pochopení moderního stmívání je užitečné rozdělit celý proces do tří částí.

Právě proto není například správné říkat, že DALI samo o sobě stmívá LED pomocí PWM. DALI je komunikační rozhraní. Způsob regulace výstupu závisí na elektronické konstrukci konkrétního driveru.

Jak se stmívá samotná LED?

Výkonové LED se velmi často napájejí pomocí zdroje konstantního proudu.

Základním elektrickým parametrem je tedy proud procházející LED. Změnou tohoto proudu nebo jeho časového průběhu lze měnit výsledný světelný výkon.

V praxi se používají zejména:

• analogové neboli amplitudové stmívání,
• PWM – pulzně šířková modulace,
• nebo kombinace obou principů.

Analogové proudové stmívání

Při analogovém neboli amplitudovém stmívání LED driver mění velikost proudu procházejícího LED.

Princip lze zjednodušeně znázornit:

LED přitom stále svítí spojitě, pouze pracuje při nižším proudu.

Výhodou tohoto způsobu je, že není nutné světlo rychle zapínat a vypínat. Při velmi nízkých proudech ale mohou některé LED měnit své elektrické nebo barevné vlastnosti, a proto není amplitudová regulace vždy ideální pro celý rozsah stmívání.

PWM stmívání

PWM – Pulse Width Modulation neboli pulzně šířková modulace používá jiný princip.

LED je velmi rychle střídavě:

Mění se poměr mezi dobou, kdy je LED zapnutá, a celou periodou. Tento poměr se nazývá střída – duty cycle.

Zjednodušeně:

Pokud je frekvence dostatečně vysoká, jednotlivé pulzy běžně vědomě nevnímáme a výsledkem je nižší vnímaná světelná úroveň.

PWM je velmi běžné například u nízkonapěťových LED pásků, RGB systémů a některých LED driverů.

Kombinované stmívání

Některé moderní LED drivery kombinují analogové stmívání a PWM.

Driver může například ve vyšší části rozsahu snižovat amplitudu proudu a při velmi nízké světelné úrovni přejít na PWM.

Konkrétní přechod a způsob regulace je vlastností daného LED driveru. Nelze jej určit pouze podle toho, zda se svítidlo ovládá například přes DALI nebo 1–10 V.

Fázové stmívání 230 V

Fázové stmívání pracuje přímo se střídavým síťovým napětím. Stmívač nepouští do zátěže celou sinusovou půlvlnu, ale její část elektronicky odřízne.

Existují dva základní principy.

Fázové stmívání se historicky velmi dobře hodilo pro klasické žárovky, protože jejich odporové vlákno reagovalo na změnu dodávaného výkonu přirozeně.

U LED je situace složitější. Mezi síťovým napětím a samotnou LED se nachází elektronický driver.

LED svítidlo proto musí být výslovně určeno pro fázové stmívání. Nestačí před libovolný LED driver zapojit otočný stmívač určený původně pro žárovky.

Stejně tak nelze univerzálně tvrdit, že každý trailing-edge stmívač bude fungovat s každým stmívatelným LED svítidlem. Rozhodující je kompatibilita konkrétního stmívače a driveru, minimální zatížení a další elektrické parametry.

DALI a DALI-2

DALI – Digital Addressable Lighting Interface je standardizované digitální rozhraní pro řízení osvětlení.

DALI nepřenáší k LED „stmívací výkon“. Přenáší digitální povely mezi řídicím systémem a elektronickými zařízeními osvětlení.

Mezi výhody DALI patří například:

• digitální nastavení světelné úrovně,
• samostatné řízení jednotlivých zařízení nebo skupin,
• světelné scény,
• plynulé přechody mezi úrovněmi,
• obousměrná komunikace s podporovanými zařízeními,
• a možnost propojení se senzory a automatizací.

DALI-2 dále rozšiřuje standardizaci řídicích zařízení, senzorů a dalších komponent a používá certifikační systém DALI Alliance pro lepší interoperabilitu zařízení různých výrobců.

Podrobněji tento systém vysvětlujeme také v článku Stmívání světel pomocí DALI a DALI-2.

switchDIM – stmívání tlačítkem

switchDIM je velmi praktická funkce některých LED driverů, která umožňuje světlo ovládat běžným tlačítkovým ovladačem.

U kompatibilního driveru Tridonic funguje princip typicky takto:

Driver přitom musí být připojený k napájení a tlačítko ovládá jeho vstup určený pro switchDIM.

Velkou výhodou je, že pro jednoduché domácí stmívání není nutný kompletní řídicí systém DALI. Stejný DALI driver může mít funkci switchDIM integrovanou přímo v sobě.

Stmívání 1–10 V

U systému 1–10 V se světelná úroveň řídí analogovým napětím na samostatném řídicím vstupu LED driveru.

Důležitá je právě poslední formulace. 1 V neznamená univerzálně 10 % světelného toku.

Jeden driver může mít například rozsah:

• 10–100 %,
• 1–100 %,
• nebo jiný rozsah stanovený výrobcem.

Také úplné vypnutí při minimálním řídicím napětí není automatickou vlastností každého systému 1–10 V. U některých instalací je pro vypnutí potřeba samostatně odpojit napájení nebo použít další spínací prvek.

Casambi a bezdrátové stmívání

Casambi je bezdrátový systém řízení osvětlení založený na technologii Bluetooth Low Energy a vlastní mesh síti.

Jednotlivá zařízení mezi sebou mohou komunikovat bezdrátově a osvětlení lze konfigurovat a ovládat například pomocí mobilní aplikace.

Casambi umožňuje například:

• zapnutí a vypnutí,
• stmívání,
• vytváření skupin,
• světelné scény,
• časové řízení,
• ovládání bezdrátovými tlačítky,
• spolupráci se senzory,
• a u vhodného zařízení také řízení Tunable White.

Stejně jako DALI ani Casambi samo neurčuje jedinou elektrickou metodu stmívání LED. Casambi ekosystém může podle použitého zařízení pracovat například s DALI, 1–10 V, PWM nebo fázovým řízením.

Praktické použití u našich svítidel ukazujeme v článku Stmívání Casambi: bezdrátové ovládání našich svítidel.

Stmívání vs. Tunable White

Stmívání a Tunable White nejsou stejná funkce.

Tunable White svítidlo zpravidla obsahuje minimálně dva LED kanály s rozdílnými barevnými teplotami. Řídicí systém mění jejich vzájemný poměr.

Obě funkce lze kombinovat. Uživatel pak může samostatně měnit množství světla i jeho barevnou teplotu.

Příkladem jsou vybraná svítidla lampax Tunable White s nastavitelnou barvou světla.

Snižuje stmívání spotřebu elektřiny?

Ano, u správně navrženého LED systému se snižováním světelného výkonu zpravidla klesá také elektrický příkon.

Není ale správné předpokládat dokonale lineární vztah:

Elektronika LED driveru má vlastní ztráty a její účinnost se může s výkonem měnit. Některé řídicí systémy mají navíc malou spotřebu i při velmi nízké úrovni nebo ve standby režimu.

Stmívání přesto může přinášet významnou energetickou úsporu zejména tehdy, pokud je spojeno s:

• využitím denního světla,
• senzory přítomnosti,
• časovými programy,
• nebo automatickým udržováním potřebné osvětlenosti.

Co je minimální úroveň stmívání?

Každé stmívatelné svítidlo má určitou nejnižší stabilní světelnou úroveň.

Může to být například:

• 10 %,
• 5 %,
• 1 %,
• 0,1 %,
• nebo jiná hodnota.

Minimální úroveň závisí především na:

• LED driveru,
• LED modulu,
• použitém způsobu regulace,
• a vzájemné kompatibilitě komponent.

Při dosažení minimální úrovně se další povel může podle systému zastavit na tomto minimu nebo přejít do stavu vypnuto.

Stmívání a flicker

Při stmívání se kvalita LED driveru projeví obzvlášť výrazně. Nekvalitní nebo nevhodně zkombinovaná elektronika může při nižších úrovních způsobovat:

• viditelné blikání,
• nestabilní světelný výkon,
• skokové změny intenzity,
• problémy při velmi nízkých úrovních,
• nebo pruhy při fotografování a natáčení videa.

Samotné použití PWM přitom automaticky neznamená, že bude blikání vizuálně problematické. Důležitá je mimo jiné frekvence modulace, její hloubka a časový průběh.

U profesionálního osvětlení lze časové světelné artefakty hodnotit například pomocí parametrů PstLM a SVM.

Proč nelze stmívat každé LED svítidlo?

Stmívatelnost není vlastnost samotných LED čipů, ale celého elektrického systému.

Rozhodující je zejména LED driver.

Nestmívatelný on/off driver neumí povel ke změně světelné úrovně zpracovat. Připojením nevhodného externího stmívače můžeme způsobit například:

• blikání,
• bzučení,
• malý rozsah regulace,
• samovolné vypínání,
• nebo poruchu elektroniky.

Proto je nutné vždy zjistit, jaký způsob řízení výrobce svítidla nebo driveru podporuje.

Jaký způsob stmívání vybrat?

Jedno nebo několik světel v domácnosti

Pokud chceme jednoduché ruční ovládání a máme vhodnou elektroinstalaci, může být velmi praktické switchDIM. Světlo se ovládá tlačítkem bez složitého programování.

Chytrá domácnost bez nové řídicí kabeláže

Zajímavou možností je Casambi, protože komunikace mezi zařízeními probíhá bezdrátově a systém umožňuje aplikaci, ovladače, scény i automatické funkce.

Novostavba nebo profesionální budova

Pro komplexnější řízení více svítidel, skupin, scén a senzorů je velmi vhodné DALI-2.

LED pásky

U 12V nebo 24V LED pásků je velmi běžné PWM stmívání na nízkonapěťové straně mezi CV zdrojem a páskem.

Stávající instalace s klasickým nástěnným stmívačem

Fázové stmívání může být vhodné, ale pouze pokud jsou konkrétní LED zdroj a driver pro daný typ stmívače výslovně určené.

Stmívání svítidel lampax

U hlavních dřevěných svítidel lampax nabízíme několik variant podle způsobu použití a požadavků na řízení.

Například současná závěsná LINNA 116 je standardně dostupná jako on/off a na objednávku také ve variantách DALI-2 + switchDIM nebo Casambi. U vybraných provedení lze řešit také další způsoby integrace.

U DALI variant používáme profesionální proudové LED drivery, které regulují pracovní podmínky LED modulu. DALI nebo switchDIM přitom představují způsob, jak driveru sdělit požadovanou úroveň.

Pokud chcete světla ovládat bez nové DALI sběrnice, podrobněji popisujeme bezdrátovou variantu v článku Stmívání Casambi. Pro kabelové profesionální řízení doporučujeme také článek Stmívání světel pomocí DALI a DALI-2.