Systemy oświetleniowe - Dimmery cz. II

ZASADA ŚCIEMNIANIA

Jak już wiadomo z poprzedniego numeru, idea pracy dimmera polega na redukowaniu wyjściowego strumienia świetlnego urządzenia oświetleniowego w takt zmian napięcia zasilającego to urządzenie. Stąd też – w prostej linii – wynika zależność napięcia sterującego lampą od położenia suwaka dimmera (lub wirtualnego suwaka – jeśli sterujemy dimmerem poprzez DMX). Jednak zmieniając położenie owego fizycznego czy wirtualnego tłumika regulujemy nie tylko napięcie zasilające, a przez to strumień światła, ale wpływamy również na zmianę innych parametrów: prądu zasilającego, mocy dostarczanej oraz – co bardzo istotne – temperatury barwowej emitowanego światła. Ważne jest, aby zmiany tych parametrów w funkcji położenia suwaka (czyli w funkcji sygnału sterującego dimmerem) były takie same, aby zachować powtarzalność zmienianych parametrów. W większości urządzeń przyjmuje się zależność kwadratową (a nie liniową) między sygnałem sterującym a napięciem wyjściowym dimmera. Przykładowe wartości zmian wymienionych wyżej parametrów w funkcji położenia suwaka dimmera (10-pozycyjnego) przedstawia tabela.

Jak widać – dla tych, którzy pamiętają co nieco z matematyki – napięcie wyjściowe dimmera (sterujące lampą) zmienia się w sposób logarytmiczny, zaś strumień świetlny podlega zmianom w funkcji wykładniczej. Przekładając to na „ludzki” język, zmniejszając napięcie sterujące dimmer (ściągając suwak) napięcie wyjściowe początkowo będzie zmniejszało się mniej niż zbliżając się do zera na skali suwaka. Odwrotnie będzie w przypadku strumienia świetlnego, który początkowo zmniejsza się bardziej raptownie niż na dole skali suwaka. Jest to jak najbardziej logiczne, gdyż pozwala na uzyskanie stosunkowo niewielkich zmian natężenia przy zbliżaniu się do całkowitego blackoutu. Dlatego też zmniejszenie strumienia światła już o połowę uzyskujemy w pozycji 7 tłumika, zaś w pozycji 6 strumień osiąga już tylko 36% wartości maksymalnej.

Widać też wyraźnie wpływ zmiany strumienia świetlnego na temperaturę barwową.

ROZPRASZANIE CIEPŁA

Praca dimmera podczas sterowania intensywnością świecenia podłączonego doń urządzenia oświetleniowego powoduje generowanie ciepła, którego ilość jest zależna od typu dimmera.

1. Przenośne dimmery triakowe – wskaźnik rozpraszania ciepła ok. 2% podłączonego obciążenia. Przykładowo dla dimmera 2,5-kilowatowego moc cieplna do rozproszenia wyniesie: 2.500 × 0,02 = 50 W.
2. Dimmery tyrystorowe – charakteryzują się średnim współczynnikiem rozpraszania ciepła, równym 1,5% podłączonego obciążenia. Rozpatrując przykład z 2,5-kilowatowym dimmerem, wartość mocy cieplnej koniecznej do rozproszenia wyniesie: 2.500 × 0,015 = 37,5 W.
3. Dimmery na tranzystorach IGBT – 1-procentowy wskaźnik rozproszenia ciepła. W przypadku dimmera 2,5 kW oznacza to 25 W mocy do rozproszenia (50 W przy dimmerach 5 kW).

Jeśli takich dimmerów mamy w pomieszczeniu kilkadziesiąt, to niezbędne będzie zapewnienie wydajnej wentylacji, a nawet – szczególnie w lecie – klimatyzacji. Jeśli, przykładowo, mamy studio telewizyjne, które wyposażone jest w pięćdziesiąt 5-kilowatowych dimmerów tyrystorowych, to przy równoczesnej pracy wszystkich nagromadzona w pomieszczeniu moc cieplna będzie miała wartość: 50 x 5.000 x 0,015 = 3.750 W, czyli 3,75 kW! Bezpieczna wartość temperatury otoczenia, w której może pracować większość dimmerów, to 35-40ºC, a więc widać, że w gorące dni, gdy temperatura w pomieszczeniu – bez pracujących urządzeń – może osiągnąć 30 stopni Celsjusza, pozostaje już niewielki margines bezpieczeństwa temperaturowego i sama wentylacja może być niewystarczająca dla zapewnienia niezakłóconej pracy dimmerów.

TYPY DIMMERÓW

Obecnie dimmery można zakwalifikować do 6 kategorii (typów).

DIMMERY INDYWIDUALNE

O ile dawne konstrukcje dimmerów charakteryzowały się niezmiennie dużymi gabarytami i wagą, o tyle współczesne rozwiązania konstrukcyjne, szczególnie odkąd pojawiły się dimmery IGBT, pozwalają na wytwarzanie wręcz kompaktowych urządzeń oraz na ich integrację z urządzeniami oświetleniowymi (np. z follow spotami) lub instalowanie na urządzeniach lub konstrukcjach.

Do tego typu urządzeń należą dimmery Bakpak Entertainment Technology (obecnie członek grupy Philips) oraz ES1 firmy ETC. Pierwszy z nich to dimmer IGBT, dostępny w wersji o mocy 750 W i 1.200 W, o kompaktowych rozmiarach, pozwalających na jego zainstalowanie na jarzmie (yoke) lampy. Urządzenie jest wyposażone w mikroprocesor odpowiadający m.in. za kompensację napięcia, sterowanie urządzeniem przez DMX, podręczną pamięć, a także monitorowanie przepływu prądu, dzięki czemu powoduje wyłączenie urządzenia w przypadku zbyt dużego obciążenia lub zwarcia na wyjściu, bez potrzeby instalowania fizycznego zabezpieczenia w postaci bezpiecznika czy automatycznego wyłącznika nadprądowego (circuit breaker).

Urządzenie firmy ETC wykonane jest z kolei w technologii Electronic Silent, dzięki czemu hałas jego pracy wynosi dokładnie 0 dB. Chłodzony konwencjonalnie, podobnie jak Bakpak, przeznaczony jest to pracy z lampami halogenowymi, oferując maksymalnie 1.500 W mocy. Jest równie niewielki, jak wcześniej opisywany produkt Philipsa, i tak samo sterowany przez DMX.

Ceny dimmerów indywidualnych wahają się w granicach 300-400 euro za sztukę.

DIMMERY PRZENOŚNE

Dimmery przenośne to urządzenia modułowe, zawierające 3, 6 lub 12 dimmerów (kanałów).

Tego typu urządzenia oferowane są przez liczne grono producentów, np. Zero 88 (Betapack), ADB (Micropack), Pulsar (6 pack), Strand Lighting (Act 6) i wiele innych. Przeważnie wyposażone są w bezpiecznik o dość niskim watażu, nie są też przeznaczone do pracy permanentnej. „Lubią” też hałasować, bowiem ich czas narastania to ok. 80 mikrosekund. Są za to stosunkowo tanie (średni koszt to ok. 100 euro na kanał), co jest ich bezsporną zaletą, dzięki czemu znajdują zastosowanie w klubach, szkołach, małych teatrach i firmach rentalowych.

Na rynku dostępnych jest też sporo przenośnych dimmerów, często przystosowanych do montażu w racku, o nieco lepszych parametrach – wyposażonych w większe dławiki (dłuższe czasy narastania rzędu 250 mikrosekund), a przez to wytwarzających mniej zakłóceń interferencyjnych i akustycznych. Przykładami takich urządzeń są np. ADB Memopack i Memorack czy ETC Smartpack. Najczęściej spotykane konfiguracje to 6 i 12-kanałowe (3 kW) oraz 3 i 6 kanałowe (5 kW). Cena tych urządzeń kształtuje się w okolicy 200 euro za kanał w przypadku dimmerów 3-kilowatowych i 300 euro dla modeli 5-kilowatowych.

DIMMERY DYSTRYBUCYJNE

Rozwój elektroniki i pojawienie się bipolarnych tranzystorów IGBT pozwolił nie tylko na skonstruowanie dimmerów mniej zakłócających, ale też o mniejszych gabarytach i wadze. Tak powstały nie tylko dimmery indywidualne, ale również dystrybucyjne, wykonane w obudowach (w formie „listwy”) pozwalających na ich montaż np. bezpośrednio na trussach. Typowe wartości czasów narastania tego typu dimmerów wynoszą 800 mikrosekund, są więc „przyjazne dla otoczenia”, tak że mogą być stosowane również w studiach telewizyjnych czy koncertowo- -nagraniowych. Cena tego typu urządzeń kształtuje się w granicach 300 euro (za kanał) przy dimmerach 3-kilowatowych i 550 euro (również za kanał) w dimerach 5 kW.

DIMMERY RACKOWE

Dimmery montowane w rackach, przeważnie wyposażonych w kółka, to sprzęt wybitnie do zastosowań mobilnych, a więc przez firmy rentalowe. I tam też w głównej mierze znajdują one swoje miejsce. Tego typu urządzenia ma w swojej ofercie wielu producentów, ale do najbardziej popularnych należą produkty firm ADB, ETC, Avolites czy Celco. Urządzenia te często wyposażone są we wbudowane wentylatory chłodzące oraz w standardowe dławiki, dlatego mogą być źródłem zakłóceń akustycznych i interferencyjnych. Stąd – w przypadku ewentualnego ich zastosowania w takich miejscach jak studia telewizyjne czy nagraniowe – trzeba sprawdzić w specyfikacjach takie parametry jak czas narastania i emitowany szum (lub inne zakłócenia akustyczne).

Dimmery rackowe mogą być specjalnie do tych celów zaprojektowanymi urządzeniami, jak np. Art 2000 Power Cube Avolites, jak i zbudowanymi w oparciu o moduły dimmerów przenośnych, np. ADB Memorack czy ETC SmartPack.

DIMMERY INSTALACYJNE

Dimmery instalacyjne można podzielić na „podłogowe”, tzn. instalowane bezpośrednio na podłodze,

oraz „naścienne”, tzn. montowane na ścianie.

Można je też sklasyfikować – pod względem liczby dimmerów/ kanałów w jednym urządzeniu – jako średniej i dużej „gęstości”. Tego typu urządzenia nie mają gniazd przyłączeniowych, jak dimmery mobilne, ale całe okablowanie jest podłączone na stałe i wyprowadzone w formie wiązek kabli wielożyłowych.

Dimmery instalacyjne są bardziej ekonomiczne od mobilnych pod tym względem, iż w urządzeniach tych jeden mikroprocesor kontroluje 12, 24 lub 36 dimmerów w jednym module/obudowie, w porównaniu z 6 czy maksymalnie 12 dimmerami w urządzeniach przenośnych. Z kolei duże urządzenia często zawierają w jednej obudowie nawet 96 dimmerów (kanałów), niejednokrotnie o różnych mocach: 3, 5/6 i 10/12 kW.

Cena dimmerów średniej „gęstości” kształtuje się w okolicy 200 euro (3 kW) i 330 euro (5 kW) za kanał, zaś w dimmerach dużej „gęstości” przelicznik na kanał wygląda następująco: 300 euro (3 kW) i 500 euro (5 kW). Ceny nowych konstrukcji opartych na tranzystorach IGBT są o ok. 20% większe od dimmerów tradycyjnych.

Wysokiej jakości dimmery „średnie” – jak np. tyrystorowe ADB Eurorack czy ETC Unison lub triakowe Stranda LD90 – charakteryzują się czasem narastania rzędu 200 mikrosekund. W przypadku dużych dimmerów instalacyjnych, np. ADB Eurodim 3, Colortran i96, ETC z serii Sensor czy Strand Lighting SLD96, czasy te są nawet ponad dwa razy większe, dochodząc do 500 milisekund.

Jacek Sitarski