Dimmen

Verlauf der Ausgangsspannung eines Phasenanschnittdimmers bei nahezu voller Leistung

Verlauf der Ausgangsspannung eines Phasenanschnittdimmers (abgedimmt)

Als Dimmer bezeichnet man Thyristorsteller oder Triacsteller zur Regelung der Helligkeit von Glühlampen (z. B. Bühnen-Scheinwerfer, Leuchten oder Transformatoren von Niedervolt-Halogenglühlampen).

Dimmer können bedingt auch zur Steuerung der Leistungsaufnahme anderer Verbraucher eingesetzt werden; ähnliche Schaltungen finden sich z. B. in Staubsaugern oder Handbohrmaschinen mit „Gasgriff“.

Funktionsweise

Je nach Lastcharakter gibt es verschiedene Arten der Dimmung. Bei Glüh- und Hochvolt-Halogenlampen (230 V) sowie bei konventionellen Transformatoren wird mit einer Phasenanschnittsteuerung gedimmt. Diese Verbraucher haben eine ohmsche oder eine induktive Lastcharakteristik.

Elektronische Transformatoren in Niedervolt-Halogensystemen haben ein kapazitives Lastverhalten und müssen mit Phasenabschnittdimmern gesteuert werden^[1].

Leuchtstoffröhren und andere Gasentladungslampen lassen sich auf diese Weise nicht dimmen, da die Entladung bei geringer Spannung zusammenbricht und nicht wieder gezündet werden kann. Auch vor Abbrechen der Entladung erreichen die Kathoden bei Unterspannung nicht mehr die notwendige Temperatur und verschleißen schneller. Hier werden elektronische Vorschaltgeräte (EVG) mit Helligkeitseinstellung verwendet, die die erforderliche Kathodentemperatur gewährleisten und eine höhere Frequenz erzeugen und somit den Abriss der Entladung verhindern. Die Geräte können mit einem Steuersignal (z. B. 0…10 Volt, EIB, DMX 512, DALI) gedimmt werden.

Ansteuerung

Die Ansteuerung eines Dimmers ist auf verschiedene Weise möglich. Neben dem bekannten Drehknopf können moderne Geräte heute auch über Taster gesteuert werden. Ein kurzes Tasten schaltet beispielsweise den Dimmer ein bzw. aus, ein längerer Tastimpuls bewirkt eine Helligkeitsänderung. Auch die Ansteuerung durch eine Steuerspannung ist teilweise möglich; in solchen Dimmern ist der Steuer-Eingang galvanisch vom Netz getrennt.

Dimmer in der professionellen Lichttechnik

Über ein Steuersignal (z. B. DMX) wird den Geräten für jeden Kanal ein vom Lichtmischpult ausgegebener Wert übertragen. Bei DMX ist das üblicherweise ein Wert von 0–255. Entsprechend diesem Signal steuern die Dimmer die Scheinwerfer an. Je nach Aufbau sitzen die Dimmer direkt am Scheinwerfergehäuse oder gemeinsam oder in Gruppen in einem Rack. Die Verbindung zu den Scheinwerfern erfolgt dann über Lastmulticores, auch Laka (Lastkabel) genannt. Häufig befindet sich zwischen Dimmern und Lakas ein Schaltfeld (Patchfeld), um unterschiedliche Belegungen der Multicores zu ermöglichen.

Bühnenscheinwerfer werden oft nicht vollständig abgeschaltet, sondern nur bis zur Dunkelheit herabgedimmt, so dass beim Hochsteuern auf volle Leistung der Einschaltstrom geringer ist und die Glühwendeln nicht so stark belastet werden.

Dimmer im Haushalt

Im Wohnbereich gibt es Dimmer in verschiedenen Formen, z. B.:

• fest eingebaut in Leuchten
• zum Einbau in Elementen der Elektroinstallation, wie z. B. Schalterdosen usw.
• zum Einbau im Reiheneinbauverteiler als Reiheneinbaugerät (REG)
• als sog. Schnurdimmer vor mobilen Leuchten

Das Symbol für Dimmbarkeit ist ein liegendes gefülltes Dreieck mit einem oder zwei Buchstaben darunter. Auch Dimmer sind dementsprechend gekennzeichnet^[2]:

• C für die Dimmbarkeit mit bzw. für Phasenabschnittdimmer (kapazitive Last, zum Beispiel elektronische Niedervolt-Halogenglühlampen-Transformatoren)
• L für die Dimmbarkeit mit bzw. für Phasenanschnittdimmer, die für induktive Lasten geeignet sind (zum Beispiel konventionelle Niedervolt-Halogen-Transformatoren).
• R oder Glühlampen-Symbol: mit diesen Dimmern sind nur Ohmsche Lasten (Glühlampen, Heizungen) dimmbar.

Energieverbrauch

Wird eine Glühlampe gedimmt, sinkt die Leistungsaufnahme und folglich auch der Energiebedarf. Die Lebensdauer erhöht sich u.U. wesentlich, da die Glühfadentemperatur absinkt. Die Effizienz der Lichterzeugung (Lichtausbeute) sinkt dadurch jedoch stark ab, die Helligkeit nimmt beim Dimmen stärker ab als die Leistungsaufnahme (siehe auch Lichtausbeute und Lebensdauer von Glühlampen). Durch das Dimmen verändert sich auch die Lichtfarbe – die Farbtemperatur sinkt ab und das Licht wirkt eher gelb-orange als weiß-gelb.

Wird eine Glühlampe (z. B. Wohnzimmer-Stehlampe) ohnehin nie unter Volllast betrieben, dann kann ein Großteil der benötigten Energie eingespart werden, wenn sie durch eine schwächere Lampe ersetzt wird, die die gleiche Helligkeit im ungedimmten Zustand hat.

Der Wirkungsgrad einer Leuchtstofflampe hingegen bleibt, wenn sie mit einem geeigneten EVG gedimmt wird, annähernd konstant (u.U. steigt er sogar), dass bedeutet die Leistungsaufnahme sinkt mit der Helligkeit in gleichem Maße (auch die Farbtemperatur bleibt weitgehend konstant).

Entstörung

Durch das abrupte Einschalten bei Phasenanschnittdimmern bzw. das Abschalten bei Phasenabschnittdimmern entstehen sehr steile Flanken im Stromfluss bzw. der Spannung. Nach der Fourier-Transformation entsprechen diese Flanken in Abhängigkeit ihrer Anstiegs- bzw. Abfallzeit (slew rate) einem hochfrequenten Frequenzspektrum (Oberschwingungen), das andere Geräte wie Ton- und Videoanlagen stören kann.

Um diese Störungen zu verringern, werden Snubber, Drosseln und Filter eingesetzt, welche diese steilen Flanken begrenzen. Da diese Filter teuer und schwer sind, ist die Entstörung eines der Qualitätsmerkmale eines Dimmers.

Man findet Dimmer fast ohne Entstörung (meist Haushaltsgeräte mit kleiner Leistung), Dimmer für Veranstaltungsgeräte (Ansteigszeiten im Bereich einiger 10 µs) und Geräte zur Verwendung in Tonstudios und Theatern mit Anstiegszeiten von 500 µs und mehr. Je besser der Filter, desto größer sind die Anstiegszeiten, wodurch die hochfrequenten Störanteile absinken.

Literatur

• Michael Ebner: Lichttechnik für Bühne und Disco; Ein Handbuch für Praktiker. 1. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 2001, ISBN 3-89576-108-7
• Michael Ebner: Lichttechnik für Bühne und Disco; Ein Handbuch für Selbermacher. 6. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 1992, ISBN 3-928051-12-1
• Hans R. Ris: Beleuchtungstechnik für Praktiker. 2. Auflage, VDE-Verlag GmbH, Berlin-Offenbach, 1997, ISBN 3-8007-2163-5
• Wilhelm Gerster: Moderne Beleuchtungssysteme für drinnen und draussen. 1. Auflage, Compact Verlag, München, 1997, ISBN 3-8174-2395-0
• Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9

Weblinks / Referenzen

• Grundlagen von Dimmern
• Sinusdimmer
• Unterschiede verschiedener Dimmerarten
• Spart man durch das Dimmen von Leuchtmitteln Energie?
• Schaltungen von Tast-Dimmern
• Einige Infos zu Dimmern

Fußnoten

1. ↑ http://www.vossloh-schwabe.com/ger/technische_hinweise/gluehlampen/59.php Gegenüberstellung Phasenanschnitt- und Phasenabschnittdimmer
2. ↑ http://www.merten.de/download/DL_doku/TI_Dimmer_Trafos_Systemelektronik.pdf Dimmbarkeitsbuchstaben