1. Dimmer là gì? Tìm hiểu về thiết bị điều chỉnh độ sáng đèn

Dimmer là một thiết bị cho phép bạn điều chỉnh độ sáng của đèn từ mức sáng nhất đến mức thấp nhất bằng cách kiểm soát lượng điện năng cung cấp cho bóng đèn. Khác với công tắc truyền thống chỉ có hai trạng thái bật/tắt, dimmer có thể tăng hoặc giảm điện áp đầu ra để điều chỉnh ánh sáng một cách mượt mà.Khi bạn vặn nút điều chỉnh, dòng điện đến đèn sẽ được giảm xuống hoặc tăng lên: Điện áp cao hơn thì đèn sáng hơn và ngược lại Điện áp thấp hơn đèn sẽ mờ dần và tiết kiệm năng lượng hơn. Đối với những người yêu thích không gian ánh sáng linh hoạt, dimmer là lựa chọn lý tưởng, giúp thay đổi độ sáng cho phù hợp với từng hoạt động và thời điểm trong ngày.

2. Dimmer hoạt động như thế nào?

Hầu hết các dimmer hoạt động trên nguồn điện xoay chiều (AC) với tần số 50Hz hoặc 60Hz, thường là 220V ở Việt Nam. Để điều chỉnh độ sáng, dimmer cắt các đoạn trong chu kỳ sóng điện xoay chiều. Điều này được thực hiện nhờ thiết bị bán dẫn như TRIAC (Triode for Alternating Current), SCR (Silicon-Controlled Rectifier), hoặc MOSFET.

Nguyên lý hoạt động:

1. Khi công tắc (SW1) được đóng, điện áp xoay chiều được áp vào mạch.

2. Điện trở (R1) và biến trở (RV1) tạo thành một mạch chia áp, giúp sạc tụ điện (C1).

3. Khi tụ điện (C1) sạc, điện áp trên tụ tăng dần cho đến khi đạt đến điện áp ngưỡng của DIAC.

4. Khi DIAC dẫn, nó sẽ kích hoạt TRIAC (Q1), cho phép dòng điện chạy qua đèn và làm đèn phát sáng.

5. Bằng cách điều chỉnh biến trở (RV1), thời gian sạc của tụ điện (C1) có thể được kiểm soát, từ đó điều chỉnh góc pha mà tại đó TRIAC được kích hoạt. Điều này kiểm soát lượng điện năng truyền vào đèn, giúp điều chỉnh độ sáng của đèn

Quá trình cắt sóng

Hoạt động quá trình cắt sóng có thể được giải thích bằng cách quan sát biểu đồ sóng sin trong hình ảnh. Cách thay đổi dạng sóng của dòng điện xoay chiều (AC) cung cấp cho bóng đèn.

Các giai đoạn của sóng:

Chu kỳ điện xoay chiều bao gồm một nửa sóng dương và một nửa sóng âm:

• Leading-edge (Red): Dimmer cắt sóng tại đầu chu kỳ dương, làm giảm thời gian bóng đèn được cấp điện đầy đủ trong mỗi chu kỳ, dẫn đến ánh sáng giảm. Đèn sẽ sáng mờ, vì phần điện áp đi vào đèn ít hơn.

• Trailing-edge (Blue): Dimmer cắt sóng tại cuối chu kỳ dương, cũng giảm thời gian cấp điện nhưng theo cách khác.Đèn sáng mạnh hơn, vì phần điện áp đi vào đèn nhiều hơn.

• Bằng cách cắt sóng sin như thế này, dimmer kiểm soát lượng điện năng truyền vào bóng đèn, từ đó điều chỉnh độ sáng theo ý muốn của người sử dụng.

Mỗi khi cắt sóng, nó sẽ giới hạn năng lượng đi qua đèn, giúp đèn sáng ở mức thấp hơn mà không gây tắt đèn hoàn toàn. Đây là cách điều chỉnh ánh sáng mà không cần giảm điện áp toàn bộ.

3. Các dạng dimmer phổ biến nhất hiện nay.

Dimmer dạng “cắt pha đầu” và “cắt pha cuối”

Có hai loại dimmer phổ biến là cắt pha đầu và cắt pha cuối, được phân biệt bởi vị trí cắt trong chu kỳ dòng điện:

• Cắt pha đầu (Leading Edge Dimmer): Dimmer này cắt đi phần đầu của mỗi chu kỳ điện, thường dùng TRIAC hoặc SCR. Đây là loại dimmer phổ biến cho đèn sợi đốt, đèn halogen, và quạt trần. Vì cắt ở đầu sóng điện nên tạo độ ổn định cao.
• Cắt pha cuối (Trailing Edge Dimmer): Dimmer này cắt ở phần cuối của chu kỳ sóng điện, thường dùng MOSFET hoặc IGBT. Loại này phù hợp hơn cho đèn LED, vì dimmer cắt pha đầu có thể làm đèn LED nhấp nháy hoặc nhanh hỏng do thiết kế điện tử của đèn LED không chịu được dòng điện đột ngột.

Điều chỉnh điện trở

Dimmer truyền thống điều chỉnh ánh sáng bằng cách tăng giảm điện trở, thay đổi lượng điện năng đi vào đèn:

• Tăng điện trở: Giảm lượng điện đi qua đèn, làm đèn sáng mờ.
• Giảm điện trở: Cho phép nhiều điện năng đi qua đèn, làm đèn sáng hơn.

Tuy nhiên, cách này tiêu tốn nhiều năng lượng vì phần năng lượng dư bị tiêu thụ dưới dạng nhiệt. Do đó, phương pháp này ít được dùng hiện nay và chủ yếu xuất hiện trong dimmer cũ cho đèn sợi đốt.

Dimmer cho đèn LED: Công nghệ PWM và cắt sóng chuyên dụng

Đèn LED cần dimmer chuyên dụng vì chúng không hoạt động hiệu quả với dimmer cắt pha đầu truyền thống. Có hai cách thường dùng cho đèn LED:

• Điều chỉnh xung điện (PWM - Pulse Width Modulation): Đây là phương pháp phổ biến nhất cho đèn LED. PWM không cắt sóng như các dimmer truyền thống mà chia dòng điện thành các xung nhanh. Các xung bật/tắt nhanh tạo cảm giác đèn sáng mờ hơn khi chu kỳ "bật" ngắn hơn "tắt". PWM giữ điện áp ổn định nên không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn LED.
• Dimmer cắt pha cuối: Dimmer cắt pha cuối sử dụng MOSFET, ít gây nhiễu và có thể tương thích với đèn LED. Loại này cắt phần cuối của sóng điện nên dòng điện đến đèn LED ít đột ngột, tránh hiện tượng nhấp nháy và bảo vệ tuổi thọ của đèn.

Dimmer thông minh – Công nghệ điều khiển từ xa

Các dimmer thông minh có thể hoạt động qua Wi-Fi, Bluetooth hoặc Zigbee, điều khiển từ xa bằng ứng dụng hoặc qua hệ thống nhà thông minh. Bên trong dimmer thông minh là bộ vi xử lý kết hợp PWM hoặc cắt pha, giúp thay đổi cường độ ánh sáng chính xác và đều đặn. Ngoài ra, dimmer thông minh có thể tự động điều chỉnh theo lịch trình hoặc khi nhận lệnh từ trợ lý ảo (như Google Assistant, Alexa).

Lợi ích của công nghệ cắt sóng và PWM

• Tiết kiệm năng lượng: Nhờ vào việc cắt sóng điện và điều chỉnh xung, dimmer sử dụng năng lượng hợp lý, tiết kiệm điện cho gia đình và văn phòng.
• Bảo vệ bóng đèn: Cắt sóng giúp điều chỉnh điện áp đầu vào, bảo vệ bóng đèn khỏi tác động của dòng điện cao.
• Điều chỉnh ánh sáng mượt mà: Người dùng có thể dễ dàng điều chỉnh mức độ sáng phù hợp, không gây gián đoạn hay nhấp nháy, đặc biệt với công nghệ PWM cho đèn LED.

Lưu ý khi sử dụng 

• Chọn đúng loại dimmer cho từng loại đèn: Đèn sợi đốt, đèn halogen, và đèn LED yêu cầu loại dimmer khác nhau. Nếu không phù hợp có thể làm giảm tuổi thọ của đèn hoặc gây nhấp nháy.
• Kiểm tra công suất: Dimmer có giới hạn công suất nhất định. Nếu sử dụng quá tải, thiết bị có thể bị nóng, gây chập cháy nguy hiểm.
• Lắp đặt an toàn: Cần được lắp đặt bởi kỹ thuật viên để đảm bảo kết nối đúng cách với hệ thống điện trong nhà.

Kết luận

Dimmer là thiết bị có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ sáng, không chỉ phục vụ nhu cầu thẩm mỹ mà còn tiết kiệm năng lượng và bảo vệ thiết bị điện. Với các lợi ích linh hoạt trong sử dụng, từ không gian sống đến môi trường thương mại, giúp tạo ra không gian ánh sáng lý tưởng, mang lại sự tiện nghi và phong cách riêng cho từng không gian. Dimmer là thiết bị không chỉ đơn giản trong cách dùng mà còn hiệu quả trong việc tiết kiệm điện và tạo không gian ánh sáng lý tưởng. Từ công nghệ cắt sóng đến PWM có thể dễ dàng thay đổi độ sáng mà vẫn bảo vệ an toàn và tuổi thọ cho các thiết bị chiếu sáng.