U Koraku 1-2016 smo upoznali razne tipove LED traka. Pokušali smo približiti različitost dostupnih traka kroz njihove osnovne svjetlo-tehničke karakteristike: svjetlosni tok, rasvijetljenost, uzvrat boje i temperaturu boje. U Koraku 2-2016 spoznali smo u koje se sve vrste metalnih profila LED trake mogu ugraditi i time osigurati njihova mehanička zaštita, potrebno hlađenje pri ugradnji u namještaj, u šuplje zidove (gips-karton) kao i u vlastito kreirana rasvjetna tijela. U koraku 3-2016 upoznali smo izvore napajanja LED traka i što je zapravo potrebno znati oko električnog priključka samih traka.
U ovom nastavku zaokružujemo serijal o LED trakama kroz uređaje za upravljanje razinom svjetla i bojom svjetla što ga stvara LED traka.
Pri upravljanu razinom svjetla postavlja se pitanje što znači: rasvjeta je na 50%? Misli li se tada na položaj gumba za upravljanje svjetlom, na potrošnju energije, na izmjerenu ili pak percipiranu svjetlost?
Slika 1.: Odnos između percipirane i izmjerene svjetlosti.
Iako se ovo može činiti kao „filozofsko“ pitanje, nije na odmet raščistiti odnos između percpirane i izmjerene svjetlosti. Može se uočiti kako će ljudsko oko na malim izmjerenim razinama svjetla od 0-10% nominalne razine tu razinu osjetiti kao čak i do 10 puta višu. Zahtjev preciznog podešavanja percipirane niske razine svjetla postavlja tako za red veličine precizniji zahtjev na rezoluciju ostvarenja zatamnjenja izvora. Pojednostavljeno, ako želimo okom opažati zatamnjenje u rezoluciji podesivosti 1 do 100, tada nam tehnička izvedba uređaja zatamnjenja izvora svjetla mora pružati rezoluciju 1-1000.
Želeći zatamniti LED izvor svjetla, prvo što pada na pamet je koristiti postupak formiranja sinusoidalnog valnog oblika napona napajanja izvora svjetla koje odlično djeluje na žaruljama sa žarnom niti. No ovaj postupak nije prihvatljiv za upravljanje razinom svjetla LED traka jer se trake napajaju iz istosmjernog izvora 12 ili 24 V.
Na slici 3. je prikazana konfiguracija elemenata za zatamnjivanje LED trake. Uvijek ćemo prepoznati upravljački ulaz s generiranjem upravljačkog signala. Isto tako, već smo u prošlom nastavku spomenuli da se LED traka napaja iz DC izvora. Izmjenični napon 230 V, 50 Hz pretvara se u istosmjerni napon potrebne razine. Ostaje pitanje kakav može/mora biti blok označen upitnikom? Dva su moguća osnovna principa zatamnjenja LED trake, a time i rješenja bloka s upitnikom:
- primjena modulacije širine impulsa konstantnog napona istosmjernog izvora (PWM pulse width modulation), slika 4.,
- podešavanje razine struje kroz traku (CCR constant current reduction), slika 5.
Na slici 4 je vidljivo kako se naponski izvor 12 ili 24 V, već prema traci, zapravo stalno „pali i gasi“! Unutar perioda T samo jedan dio vremena će traka biti priključena na izvor istosmjernog napona. I tada će kroz elemente trake teći ona ista struja kao da je traka stalno priključena izravno na napon istosmjernog izvora. To će pak dati ujednačenu svjetlost dok LED segmenti svijetle, jer su razlike teško uočljive pri nazivnim razinama struje kroz segmente; (primjer 300 ili 320 ili 310 mA). Jedan dio vremena T traka će biti isključena, struja neće teći i traka neće svijetliti. Ovim postupkom može se zatamnjenjem približiti potpunom mraku trake. Period T je reda veličine 1 ms. Period T određuje učestalost bljeskanja i ono mora biti nužno takvo da oko zbog svoje tromosti ne može osjetiti bljesak. Što je zatamnjenje veće, to bljesak traje kraće, ali i LED segment je kraće protjecan strujom, razvija se manje topline i traka je dugovječnija! Napon na LED traci je uvijek impulsnog oblika osim kada je traka potpuno zatamnjena (0 V) ili pak potpuno upaljena; (12 ili 24 V). To je važno znati i ne iznenaditi se pri kontrolnom mjerenju kako instrument ne mjeri ono što očekujemo, jer većina univerzalnih mjernih instrumenata nije predviđena za impulsni valni oblik mjerenog napona frekvencije 1 kHz!
Na slici 5 prikazan je drugi način upravljanja razinom svjetla LED trake. Ako traku napajamo manjom strujom od nazivne, ona će slabije svijetliti. Struja će stalno teći kroz traku, dakle nema bljeskanja. Za takvo napajanje mora se osigurati strujno podesivi izvor. Takav izvor će na svom izlazu, dakle prema traci, održavati podešenu razinu struje. Mana ovog rješenja uočava se na niskim razinama struje gdje dolazi do uočavanja i najmanjih razlika internog otpora u paralelnim segmentima trake. Može se dogoditi da su neki dijelovi trake već u mraku, dok drugi još svijetle. To sigurno nije poželjno! I u ovom principu djelovanja niska struja produljuje životni vijek trake.
Schrack LED trake napajaju se isključivo kako je prikazano na slici 4. U konkretnoj izvedbi pojedine funkcionalnosti upravljačkih uređaja za zatamnjivanje mogu se naći integrirane u zasebna kućišta na razne načine kako je pokazano na slici 5.
Na slici 6. ukazuje se na jedno mjesto zabune, naime upravljački ulaz i sam izvor energije koji napaja izvor svjetla mogu imati svoje vlastite prijenosne karakteristike kojim je definirana veza ulaza i izlaza dijela uređaja. Karakteristika upravljačkog ulaza se najčešće može postaviti i izabrati, dok je karakteristika samog izvora napajanja najčešće nepodesiva, proizvođači je nerado deklariraju i samo se možemo nadati da je linearna.
Na slici 7. je uočljivo kako se uz obje karakteristike kvadratnog oblika može doći do neprihvatljive karakteristike cijelog zatamnjivača, koja će u stvari reagirati na uskom dijelu promjene ulaznog upravljačkog signala, pa će korisnik reći da „upravljački element ima dijelove područja upravljanja gdje to upravljanje ne djeluje“. Ponekad je stoga potrebno dobro pročitati upute korisniku!
Sa svime što se do sada objasnilo može se napraviti prva konkretna shema (slika 8.) svih elemenata za zatamnjivanje LED trake. U toj konkretnoj shemi zatamnjivanje se postiže tipkalom ili vanjskim upravljačkim signalom 0-10V. Na slici 9. prikazana je jedna shema upravljanja tipkalom, ali RGBW LED trake, dakle postoji tri zasebna kanala za tri osnovne boje i četvrti kanal za bijelu boju. Svakim kanalom se može posebno upravljati razinom boje odnosno zatamnjenjem. Na slici 10. razina pojedine boje RGB LED trake postavlja se podešavanjem zakreta gumba na samom izvoru. Ovo je rješenje zgodno gdje se boja ne mijenja često i gdje nema potrebe za brzom promjenom fiksno postavljenih kombinacija boja tj. scena. Na slici 11. je rješenje gdje se intenzitet boja podešava radiofrekvencijskim daljinskim upravljačem. Boje je moguće podešavati upravljačkim gumbom, ali može se i svaka pojedina boja ručno podešavati. Može se i pozvati spremljene kombinacije boja. Očekivano i u ovo područje su se probili pametni telefoni koji će se preko WiFi veze spojiti za upravljanje razinom boja kako je prikazano na slici 12.
Slika 12.:Postavljanje boja u RGB WW CW LED traci preko inteligentnog telefona i WiFI veze
Nužno je napomenuti kako se istosmjerni izvori napajanja ne smiju spajati u paralelu već se treba izabrati izvor odgovarajuće snage. Isto tako se ne smiju spajati niti PWM naponski izvori u paralelu kako bi se dobila veća snaga za pogon više LED traka. Jedino ispravno je željenim LED trakama pridružiti ispravan PWM izvor, a onda tom izvoru ispravan izvor DC napajanja, kako je prikazano u prvom redu slike 13. Drugi i treći red slike 13. prikazuju opisane nedozvoljene kombinacije. Pri tome ne treba zaboraviti naputak iz prošlog nastavka da izvor DC napajanja 12 ili 24 V mora biti mora biti jači od snage LED traka!
Slika 13. Nije dopušteno paralelno spajanje istosmjernih izvora i PWM naponskog izvora.
Vrlo brzo u organiziranju Vaše konkretne izvedbe, doći ćete u situaciju da Vam snaga LED trake premašuje raspoloživu snagu izvora, baš kako je prikazano na slici 14.
Imajući u vidu zabrane sa slike 13. jedino što vam preostaje je korištenje PWM pojačala. Svako PWM pjačalo prima na sebe svoju LED traku i ima svoj izvor napajanja 12 ili 24 V. Upravljanje se provodi preko PWM izvora, dakle upravljački element (kliznik, gumb, signal 1 do 10V…) djeluje na PWM izvor kojim bi se napajala jedna traka. Umjesto te trake na PWM izvor se spaja potreban broj PWM pojačala. A konkretne trake se spajaju na izlaze PWM pojačala. Postoje PWM pojačala za sve vrste LED traka, mono, DW, RGB, RGBW…
Slika 16. Rješenje za korištenje većih snaga LED traka.
U ovom nastavku upoznali smo se s principom djelovanja upravljačkih uređaja koji omogućavaju zatamnjenje odnosno podešavanje razine svjetla, boje LED trake. Nismo ulazili u upravljačke uređaje na DALI, KNX ili DMX sučelju (moderna komunikacijska sučelja za upravljanje rasvjetom). Koga to ipak posebno zanima, sve se to nalazi na: http://www.schrack.hr/trgovina/led-trake.html
Zaokružili smo tako ovaj serijal o LED trakama i nadam se vedrim bojama optimizma obojili sve one koji su upili izloženo znanje i osjetili širinu primjene opreme kojom se jednostavno dolazi do zavidnih rasvjetnih rješenja.
Vama na usluzi: Tina.Krizic@schrack.hr ; Tea.Zajec@schrack.hr; Vedran.Stern@schrack.hr