Когда мы регулируем яркость лампы диммером, кажется, что всё просто: крути ручку — и света становится меньше или больше. Но за этим стоит электроника, в которой используются разные методы и элементы. Среди них чаще всего встречаются TRIAC, MOSFET и ШИМ (PWM). Разберёмся, что это такое и чем они отличаются.
TRIAC — классика диммеров переменного тока
TRIAC (триод для переменного тока) — это полупроводниковый элемент, который способен пропускать переменный ток в обе стороны. Его можно сравнить с краном, который открывается по команде.
У него есть два вывода для тока (MT1 и MT2) и управляющий вывод Gate. Пока на Gate нет сигнала, TRIAC закрыт, ток не проходит. Если подать импульс, TRIAC открывается и начинает проводить ток. Закрывается он только в тот момент, когда ток через него сам падает до нуля, то есть в конце каждой полуволны переменного тока.
Где применяется: фазовое диммирование ламп накаливания и галогенных ламп, регулировка нагревателей и простых электродвигателей.
Преимущества: низкая цена, простота и надёжность, возможность работать напрямую от сети 220 В.
Недостатки: плохо совместим с LED-лампами и электронными трансформаторами, не умеет мгновенно выключаться, создаёт помехи в сети.
Поэтому под «TRIAC-диммированием» чаще всего понимают регулировку яркости с отсечкой части синусоиды напряжения.
MOSFET — современный транзистор для быстрой электроники
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) — это транзистор, который работает как очень быстрый электронный выключатель. Он способен включаться и выключаться тысячи раз в секунду.
Его выводы называются Source (исток), Drain (сток) и Gate (затвор). Когда на Gate подаётся напряжение, между Source и Drain открывается канал, и ток начинает течь. Когда напряжение убирают, канал закрывается.
Главное отличие от TRIAC — MOSFET может работать как с постоянным током (DC), так и с переменным (AC), и при этом отключается по команде, не дожидаясь нуля тока.
Где применяется: LED-драйверы, диммеры на основе ШИМ, импульсные блоки питания, инверторы.
Преимущества: высокая скорость работы, низкие потери (почти не греется), совместимость с LED.
Недостатки: более высокая стоимость, требовательность к схемотехнике и защите от помех.
ШИМ-диммирование (PWM) — лучший способ управлять светодиодами
PWM (Pulse Width Modulation) или ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — это метод управления яркостью, который особенно хорошо подходит для светодиодов.
Принцип работы основан не на снижении напряжения, а на быстром включении и выключении светодиода. Для глаза человека это выглядит как плавное изменение яркости, хотя на самом деле лампа просто очень быстро мигает.
Если свет включён 90 процентов времени и выключен 10 процентов — он кажется ярким. Если включён ровно половину времени — среднеярким. Если лишь 10 процентов времени — тусклым. Это отношение времени свечения к периоду называется коэффициент заполнения (duty cycle).
Частоты ШИМ обычно составляют от сотен герц до десятков килогерц. При слишком низкой частоте мерцание может быть заметно невооружённым глазом или на камере.
Преимущества: точное и плавное регулирование яркости, энергоэффективность, минимальные потери энергии.
Недостатки: возможные помехи и мерцание при слишком низкой частоте.
Как связаны TRIAC, MOSFET и ШИМ
TRIAC — это классический элемент для диммирования ламп накаливания и простых нагрузок.
MOSFET — современный транзистор, который используется для управления светодиодами и быстрой электроникой.
ШИМ — это сам метод управления яркостью, а MOSFET чаще всего играет в нём роль «ключа», который открывает и закрывает ток.
Если говорить проще: TRIAC — это инструмент из эпохи ламп накаливания, MOSFET — универсальный электронный выключатель, а ШИМ — главный способ управлять современными светодиодами.
Смирнов Алексей, Технический специалист Yeelight