Предыстория
Светодиодные лампы, которые сейчас появляются почти в каждом доме и учреждении, обещают нам экологичность и очень долгий срок службы, как бы большую экономию. То есть, если старые добрые лампы накаливания служили нам, или должны были служить 1000 часов, то светодиодные должны работать не менее 20 тысяч часов – в 20 раз больше (отсюда и вытекает их высокая стоимость).
Но человечество напрасно разочаровалось в лампах накаливания. В их недолгом сроке службы виновата не технология, а заговор их же производителей. Как известно из истории, первый сговор между производителями ламп накаливания состоялся в 1924 году. Они решили, что слишком хорошие лампы – это плохо. Лампа будет долго гореть, и новые будут реже покупать. Поэтому было решено искусственно занизить срок их службы ещё в процессе изготовления. Уменьшили длину спирали, уменьшили диаметр подводящих медных проводников внутри колбы лампы, которые идут от держателей спирали до контактов патрона. Всё, лампы стали работать с перекалом, часто перегорать от небольшого перепада напряжения, особенно в момент их включения. Очень часто даже перегорал тоненький медный проводник внутри лампы, а сама спираль умудрялась оставаться целой. Этот заговор, в свою очередь, не только позволил бизнесменам продавать худший продукт, чтобы больше заработать, но и стал основой всей современной экономики потребления. Поэтому я очень сильно сомневаюсь в том, что светодиодные лампы, как им положено, отработают свои 20 000 часов. Они так же «летят» ничуть не реже своих накальных собратьев, и если с экологией ещё понятно, то какой либо экономией тут и не пахнет. Но вернёмся к лампам накаливания и к галогенным лампам.
Хорошо известно, что галогенные лампы и лампы накаливания в основном перегорают в момент их включения, когда нихромовая спираль находится в холодном состоянии и имеет наименьшее активное сопротивление. В этот момент через неё будет протекать максимальный ток, особенно тогда, когда включение лампы происходит на пике синусоидальной волны переменного напряжения. Но можно намного продлить срок службы такой лампы, если нить накаливания разогревать постепенно, в течении нескольких секунд.
Простая схема продления ресурса ламп накаливания
Это простое устройство плавного пуска ламп позволяющее многократно снизить риск перегорания ламп и продлить их ресурс.
Лампы накаливания в большинстве случаев перегорают в момент включения. Это происходит потому что холодная нить накаливания имеет меньшее сопротивление, чем горячая нить. Поэтому в момент включения ток проходящий через лампу в десятки раз превышает номинальный. Это длится короткий момент, но этого бывает достаточно, чтобы вывести лампу из строя.
Для продления ресурса ламп в промышленных условиях применяют системы плавного пуска. Представленная схема является самой простой. Здесь в разрыв существующей цепи питания ламп ставятся реле и резистор. Обмотка реле питается параллельно лампе. Как это работает: после включения фар, они зажигаются тускло, как габариты и примерно через полсекунды включаются на полную мощность. В таком режиме зажигания лампы будут жить гораздо больше, особенно перекалки (+50, +90 и т.п.).
Потребуется:
- Реле (на каждую лампу) — Реле можно использовать любые 12-ти вольтовое на ток более 5А, можно и автомобильные.
- Резистор (номиналом 0,1-0,5 Ом) — подбирается индивидуально под характеристики реле, так чтобы реле срабатывало при максимально возможном значении сопротивления. Резистор нужно использовать мощный керамический около 5 Ватт.
Размещение: две релюшки можно установить где угодно (например, под капотом возле фар или в блоке предохранителей).
Это интересно: Обозначение розеток и выключателей на строительных чертежах и электрических схемах по ГОСТ — рассматриваем все нюансы
Плавное включение ламп. Устройство для плавного включения.
Здравствуйте, дорогие читатели! В данной статье вы узнаете, как происходит плавное включение ламп, так же рассмотрим схемы подключения, места установки устройств для плавного включения ламп и многое другое.
Прошло уже много лет с момента изобретения лампы накаливания, но до сих пор это изобретение находит повсеместное применение во многих домах. Сравнивая лампу накаливания с более современными энергосберегающими лампами можно выделить одно существенное преимущество – сравнительно низкую стоимость. Именно поэтому многие выбирают для личного пользования лампы накаливания. Существует один неприятный момент – лампы накаливания очень часто выходят из строя, перегорают. Происходит это в основном в момент накала нити лампы.
Причинами выхода из строя лампы могут быть:
Исключив эти причины можно продлить ресурс использования лампы накаливания до 10 раз. Устройство плавного включения ламп позволяет значительно снизить влияние нестабильного напряжения питающей сети и защищает лампу в момент накала нити.
Сетевое напряжение, проходя через устройство плавного включения ламп, стабилизируется до необходимого значения. Исключаются как длительные изменения напряжения, так и кратковременные скачки. Благодаря этому влияние нестабильного напряжения сети на лампу значительно снижается. При использовании устройства плавного включения ламп накал нити происходит не сразу, а постепенно. Время накала может составлять от 2 до 5 секунд, в зависимости от величины подключенной нагрузки и характеристик используемого устройства.
Плавное включение ламп это ещё и своеобразный дизайнерский ход. Теперь включая освещение в темной комнате, вместо режущего глаза яркого света мы видим сначала тёплое свечение ламп, и только потом комната наполняется ярким светом. Довольно легко самостоятельно выполнить электромонтаж устройства плавного включения ламп.
Местом установки можно выбрать:
Плавное включение ламп, схема 1
Небольшие габариты устройства позволяют производить электромонтаж в любом удобном месте. Монтировать устройство плавного включения ламп необходимо в разрыв фазного провода, используя для этого специальные зажимы.
Плавное включение ламп, схема 2
Кроме ламп накаливания напряжением 220 вольт устройство плавного включения ламп может применяться с лампами накаливания, подключенными через понижающий трансформатор, а так же с галогеновыми лампами разного напряжения. При использовании ламп с понижающим трансформатором необходимо устанавливать УПВЛ (устройство плавного включения ламп) до трансформатора. При данном подключении мы защищаем от нестабильного напряжения не только лампы, но и сам трансформатор. Устройство нельзя применять с люминесцентными лампами и устанавливать после понижающего трансформатора.
Устройство для плавного включения ламп
Выбирая устройство плавного включения ламп нужно знать величину подключаемой через него нагрузки. Подсчитать количество ламп в цепи и их мощность не трудно. Для увеличения срока службы самого устройства желательно оставлять определённый запас по мощности. Допустим, если величина всех ламп в сети 800 ватт, то мощность УПВЛ должна составлять 1000 ватт.
В процессе эксплуатации устройства плавного включения ламп не требуют дополнительного обслуживания кроме проверки (и при необходимости протяжки) мест соединения. Гарантия производителей может составлять от 3 до 5 лет с момента продажи изделия. Установив устройство плавного включения, вы надолго забудете о необходимости замены ламп.
Лампа освещения для дома, разновидности и устройство.
Галогенные лампы для дома, их виды и устройство.
Почему перегорают светодиодные лампы? Что делать?
Схемы включения мигающих светодиодов
Мигающий светодиод — это светодиод, в который встроен интегральный генератор импульсов. Частота вспышек у него составляет от 1,5 до 3 Гц.
Несмотря на то что мигающий светодиод достаточно компактный, в него вмещен полупроводниковый чип генератора и дополнительные элементы.
Что касается напряжения мигающего светодиода, то оно универсально и может варьироваться. Например, для высоковольтных это З-14 вольт, а для низковольтных 1,8-5 вольт.
Соответственно, к положительным качествам мигающего светодиода можно отнести, помимо маленького размера и компактности устройства световой сигнализации, еще и широкий диапазон допустимого напряжения тока. К тому же он может излучать различные цвета.
В отдельные виды мигающих светодиодов встраивают около трех разноцветных светодиодов, у которых разная периодичность вспышек.
Смотреть галерею
Мигающие светодиоды еще и достаточно экономичны. Дело в том, что электронная схема включения светодиода сделана на МОП-структурах, благодаря чему мигающим диодом можно заменить отдельный функциональный узел. По причине маленьких габаритов мигающие светодиоды часто применяются в компактных устройствах, требующих наличия маленьких радиоэлементов.
На схеме мигающие светодиоды обозначаются так же, как и обычные, исключение лишь в том, что линии стрелок не просто прямые, а пунктирные. Тем самым они символизируют мигание светодиода.
Через прозрачный корпус мигающего светодиода видно, что он состоит из двух частей. Там на отрицательном выводе катодного основания находится кристалл светоизлучающего диода, а на анодном выводе расположен чип генератора.
Соединены все составляющие данного устройства с помощью трех золотистых проволочных перемычек. Чтобы отличить мигающий светодиод от обычного, достаточно просмотреть прозрачный корпус на свету. Там можно увидеть две подложки одинаковой величины.
На одной подложке находится кристаллический кубик светоизлучателя. Он состоит из редкоземельного сплава. Для того чтобы увеличить световой поток и фокусировку, а также для формирования диаграммы направленности используют параболический алюминиевый отражатель. Этот отражатель в мигающем светодиоде по размеру меньше, чем в обычном. Это по причине того, что во второй половине корпуса находится подложка с интегральной микросхемой.
Смотреть галерею
Между собой эти две подложки сообщаются при помощи двух золотистых проволочных перемычек. Что касается корпуса мигающего светодиода, то он может быть выполнен либо из светорассеивающей матовой пластмассы, либо из прозрачного пластика.
Из-за того, что излучатель в мигающем светодиоде находится не на оси симметрии корпуса, то для функционирования равномерной засветки необходимо применение монолитного цветного диффузного световода.
Наличие прозрачного корпуса можно встретить лишь у мигающих светодиодов большого диаметра, которые обладают узкой диаграммой направленности.
Из высокочастотного задающего генератора состоит генератор мигающего светодиода. Его работа постоянна, а частота составляет около 100 кГц.
Наравне с высокочастотным генератором также функционирует делитель на логических элементах. Он, в свою очередь, осуществляет деление высокой частоты до 1,5-3 Гц. Причиной совместного применения высокочастотного генератора с делителем частоты является то, что для работы низкочастотного генератора необходимо наличие конденсатора с наибольшей ёмкостью для времязадающей цепи.
Доведение высокой частоты до 1-3 Гц требует наличия делителей на логических элементах. А их достаточно легко можно применить на небольшом пространстве полупроводникового кристалла. На полупроводниковой подложке, помимо делителя и задающего высокочастотного генератора, находится защитный диод и электронный ключ. Ограничительный резистор встраивается в мигающие светодиоды, которые рассчитаны на напряжение тока от 3 до 12 вольт.
Смотреть галерею
Причины преждевременного перегорания
Лампы накаливания – старый источник света, его конструкция предельно проста – в герметичной стеклянной колбе установлена спираль из вольфрама, когда через нее течет ток, она нагревается и начинает светиться.
Однако такая простота не значит долговечность и надежность. Их срок службы порядка 1000 часов, а часто и того меньше. Причиной перегорания могут стать:
- скачки напряжения в питающей сети;
- частые включения и выключения;
- другие причины типа перепадов температуры, механических повреждений и вибраций.
В этой статье мы рассмотрим, как минимизировать вред от частых включений лампы. Когда лампочка выключена, ее спираль холодная. Ее сопротивление в 10 раз ниже, чем у горячей спирали. Основным режимом работы является горячее состояние лампы. Из закона Ома известно, что ток зависит от сопротивления, чем оно ниже, тем выше ток.
Когда вы включаете лампу, через холодную спираль протекает большой ток, но по мере ее нагрева он начинает снижаться. Первоначальный высокий ток оказывает разрушительное воздействие на спираль. Для того чтобы этого избежать нужно организовать плавное включение ламп накаливания.
Принцип работы
Чтобы ограничить ток включения лампы накаливания можно понизить начальное напряжение и постепенно повысить его до номинальной величины. Для этого используют устройство плавного включения ламп накаливания.
Прибор включается в разрыв питающего провода между выключателем и светильником. Когда вы подаете напряжение, в первый момент времени оно близко к нулю, схема плавного розжига постепенно повышает его. Обычно они собраны по схеме фазоимпульсного регулятора на тиристорах, симисторе или полевых транзисторах.
Скорость нарастания напряжения зависит от схемотехники устройства, обычно 2–3 секунды от 0 до 220 В.
Основной характеристикой блока защиты является допустимая мощность подключенной нагрузки. Обычно лежит в пределах 100–1500 Вт.
Варианты схем
В магазинах предлагается широкий выбор устройств плавного пуска для ламп от российских и зарубежных производителей. Монтаж не требует особой квалификации. Нужно сделать разрыв провода фазы, ведущего к лампе накаливания, и подключить прибор при помощи клеммников.
При отсутствии клеммников провода спаиваются.
Чаще всего на производствах используется одна из трех схем:
- туристорная;
- симисторная;
- специализированная (обычно микросхема КР1182ПМ1или DIP8).
В сети 220 В
Самая простая схема плавного включения ламп туристорная.
Для самостоятельного изготовления требуются:
- лампа накаливания;
- 4 диода (для создания выпрямительного моста);
- туристор;
- конденсатор (10 мкФ);
- 2 резистора (один из них переменной емкости).
Время включение определяет переменное сопротивление.
В момент включения ток проходит через лампочку, выпрямляется мостом, проходит через резистор и начинает скапливаться в конденсаторе. После достижения определенного порога зарядки ток подается на туристор, он немного открывается. По мере наполнения конденсатора туристор открывается все больше, лампочка постепенно загорается. Максимальная мощность света достигается при полной зарядке конденсатора.
Лампочки накаливания рассчитаны на 220 В (на практике может быть до 240 В). Диоды и туристор выбираются, базируясь на этот показатель. При самостоятельном изготовлении необходимо учесть, что можно использовать любые диоды с напряжением от 300 В и туристор, способный выдерживать мощность от 2 кВт. Емкость накопителя тоже большого значения не имеет
Важно знать, что при ее уменьшении лампочка будет зажигаться быстрее
Использование симистора (попупроводникового ключа) позволяет уменьшить количество элементов в туристорной схеме.
Используется:
- дроссель;
- 2 резистора;
- конденсатор;
- диод;
- симистор.
По принципу действия эта схема мало отличается от предыдущей. Время включения определяет цепочка из резистора и конденсатора, которые подключены через диод. По мере наполнения емкости конденсатора постепенно открывается симистор, через который подпитана лампочка накаливания. Она загорается не мгновенно, а плавно. Такой прибор более удобен в использовании благодаря небольшим размерам.
Плавный пуск ламп при помощи приборов, созданных на основе микросхемы КР1182ПМ1(DIP8), можно использовать с источниками освещения, обладающими мощностью до 150 Ватт.
Основа этого прибора – 2 туристора и 2 системы управления. Время регулируется резистором и конденсатором. Силовую часть от управляющей отделяет симистор, подключенный через задающий ток резистор. Работу внутренних туристоров регулируют 2 наружных конденсатора, от помех, создаваемых сетью, защищает дополнительный конденсатор и резистор.
При использовании этой схемы свет не только плавно включается, но и плавно выключается. Длительность загорания и затухания регулируется подбором емкости конденсаторов.
Плавное включение обладает существенным недостатком – снижением яркости светового потока. Для достижения оптимального уровня освещения требуются лампы с максимальной мощностью.
Для одноклавишных выключателей существует схема на основе транзистора. Когда лампочка накаливания выключена, он закрыт. После включения напряжение через резистор и диод поступает на конденсатор, он начинает заряжаться. Максимальный уровень (9,1 В) ограничивает стабилитрон.
После достижении оптимального напряжения транзистор начинает открываться, нить накаливания лампочки, подключенной последовательно, постепенно нагревается. Обязателен второй резистор у конденсатора, обеспечивающий его разрядку после выключения. Основное преимущество использования транзистора – отсутствие мерцания лампочки накаливания.
При напряжении 12 В
Если светильник точечный, то используется трансформатор, преобразующий 220 вольт в 12 вольт. Для подключения к 12 В устройства плавного пуска он устанавливается перед преобразователем напряжения.
Если такой прибор необходим для автомобиля, требуются специальные схемы – импульсные или линейные (ШИМ-регуляторы).
Линейные подключаются к источникам света параллельно. После включения ток проходит через резистор, лампы тусклые. После подключения реле они загораются на всю мощность.
Резистор должен быть керамический, мощность примерно 5 Вт, сопротивление 0,1-0,5 Ом.
Импульсные схемы создаются на основе полевого транзистора, подающего ток короткими импульсами. За счет этого нити накаливания не нагреваются до уровня, при котором возможен разрыв. В перерывах между импульсами ток успевает равномерно распределиться по нити, выравнивая сопротивление.
Перспективы использования ламп
Традиционные лампочки, которые запрещены сегодня к использованию во многих странах, могут вернуться на рынок благодаря технологическому прорыву. Лампы накаливания, разработанные Томасом Эдисоном, дают освещение путем нагревания тонкой вольфрамовой нити до температуры 2700 градусов по Цельсию. Эта раскаленная проволока излучает энергию, известную как излучение черного тела, которая представляет очень широкий спектр света, обеспечивает не просто теплый свет, но и максимально точное воспроизведение всех известных цветов мироздания. Однако они всегда страдали от одной серьезной проблемы: более 95 % энергии, которая поступает в них, тратится впустую в виде тепловой энергии.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Пердью, нашли способ вернуть их былую популярность и обещают создать новые лампы MIT с эффективностью светодиода. Она будет работать путем размещения нано-зеркал вокруг обычного элемента, которые будут возвращать потраченное впустую тепло обратно для получения света в диапазоне эффективности светодиодных и флуоресцентных светильников.
Элемент лампы окружен системой нано-фотонных зеркал с холодной стороны, которые пропускают видимый свет. Но отражают тепло от инфракрасного излучения. Это тепло затем поглощается ее элементом, заставляя излучать больше света. Этот оригинальный трюк очень простой и жизнеспособный. Вольфрамовый элемент тоже был изменен — MIT использует ленту вместо нити, что лучше для поглощения отраженного тепла. Эксперимент, который выполнили физики Огнин Илик, Марин Сольячич и Джон Джоаннопулос, уже сумел утроить ее эффективность до 6,6 %.
Ученые уверены, что могут достичь 40 % эффективности, которая находится на верхнем пределе возможности для любого источника света. Современные светодиоды пока достигают уровня 15 %.
И если ученые выполнят свои амбициозные обещания — традиционные лампы заслуженно воспрянут из забытья. Тогда плавное включение и выключение света будет обеспечено их конструкцией.
Плавное включение ламп накаливания
Эта схема- очередное продолжение разговора Как продлить жизнь лампы накаливания Как известно: основная причина перегорания лампы накаливания это тот факт что сопротивление холодной спирали очень низкое и при включении происходит существенный бросок тока.
чтобы лампа накаливания включалась медленноплавное включение лампы накаливания
Схема плавного включения лампы накаливания
Опробовал множество конструкций устройств плавного включения осветительных ламп накаливания. Одни не устроили меня слишком большими размерами и числом деталей, другие требовали обязательного присоединения к обоим сетевым проводам, что при существующей в квартире электропроводке не совсем удобно. Поэтому я решил самостоятельно разработать простое малогабаритное устройство, которое можно включить в разрыв любого из идущих к осветительным лампам проводов и разместить в установочной коробке стандартного выключателя либо в колпаке люстры. Его схема и изображена на рисунке.
Здесь SA1 — уже имеющийся выключатель, управляющий лампой накаливания EL1. Далее мы будем гово¬рить об одной лампе, не забывая о том, что их может быть и несколько, соединенных параллельно
Важно, чтобы суммарный ток ламп не превышал допустимого для симистора VS1, который, как показано на схеме, включают в разрыв провода, соединяющего лампу с выключателем.Поскольку в момент замыкания контактов выключателя SA1 конденсатор С2 разряжен и напряжение на нем нулевое, близко к нулю и напряжение, приложенное к симметричному динистору VS2. и он закрыт. Закрыт и симистор VS1.В результате зарядки конденсатора С2 напряжение, приложенное к динистору VS2, постепенно увеличивается, и он начинает открываться и открывать симистор VS1 в каждом полупериоде сетевого напряжения на все большее время Яркость свечения лампы постепенно растет
Чтобы замедлить этот процесс, параллельно конденсатору С2 подключен интегратор на транзисторе VT 1, охваченном обратной связью через конденсатор СЗ и резистор R5.При указанных на схеме номиналах элементов яркость лампы достигает максимума через 10 с после замыкания контактов выключателя SA1. Это значение можно изменить, подбирая резистор R5. Резисторы R2 и R3 нужны для разрядки конденсаторов, параллельно которым они подключены, после выключения лампы, что подготавливает устройство к новому включению.Установившееся значение напряжения на лампе около 200 В при напряжении в сети 230 В. Это немного снижает ее яркость, но значительно увеличивает срок службы
Закрыт и симистор VS1.В результате зарядки конденсатора С2 напряжение, приложенное к динистору VS2, постепенно увеличивается, и он начинает открываться и открывать симистор VS1 в каждом полупериоде сетевого напряжения на все большее время Яркость свечения лампы постепенно растет. Чтобы замедлить этот процесс, параллельно конденсатору С2 подключен интегратор на транзисторе VT 1, охваченном обратной связью через конденсатор СЗ и резистор R5.При указанных на схеме номиналах элементов яркость лампы достигает максимума через 10 с после замыкания контактов выключателя SA1. Это значение можно изменить, подбирая резистор R5. Резисторы R2 и R3 нужны для разрядки конденсаторов, параллельно которым они подключены, после выключения лампы, что подготавливает устройство к новому включению.Установившееся значение напряжения на лампе около 200 В при напряжении в сети 230 В. Это немного снижает ее яркость, но значительно увеличивает срок службы.
Собственноручное изготовление УПВЛ
Конечно, все подобные устройства для плавного включения ламп накаливания легко приобрести в любом магазине электротехники, но для кого-то будет интереснее и познавательнее собрать его своими руками. Это вполне возможно и не потребует огромных знаний физики и электроники. Наиболее простая схема включения УПВЛ – на основе симметричных триодных тиристоров (симисторов). Также несложны в изготовлении устройства на основе специализированной микросхемы.
Схема на основе симистора
Схема УПВЛ с применением симистора
Такая схема прибора для плавного включения ламп накаливания содержит мало элементов благодаря тому, что силовым ключом в ней выступает симистор (к примеру, КУ208Г). В ней хотя и желательно, но не принципиально присутствие дросселя (в отличие от более сложной схемы на основе простого тиристора). Резистором R1 (на схеме выше) обеспечивается ограничение тока на симистор. Время накала задается цепочкой из резистора R2 и конденсатора в 500 мкФ, питание на которые идет от диода.
Когда напряжение в конденсаторе достигает уровня открытия симистора, ток проходит через него, производя запуск потребителя (источника света). Таким образом, создаются условия для постепенного розжига нити накаливания, т. е. плавное включение света. В момент отключения питания происходит медленный разряд конденсатора, в результате чего плавно выключается лампа.
На основе микросхемы
Разработанная для изготовления различных регуляторов микросхема КР1182ПМ1 как нельзя лучше подходит для сборки своими руками устройства плавного включения и выключения ламп накаливания. В случае использования такой схемы практически никаких усилий прилагать не придется, т. к. КР1182ПМ1 будет сама регулировать плавную подачу напряжения на осветительный прибор до 150 Вт. Если же мощность потребителей выше, в схему включается симистор. Неплохо подойдет для этой цели ВТА 16-600.
УПВЛ с использованием микросхемы КР1182ПМ1
Имеет смысл использование подобных устройств не только с лампочками накаливания, но и с галогенными лампами на 220 В. Допускается также подключение к электроинструменту для более плавного раскручивания ротора. А вот с лампами дневного света, как и с энергосберегающими (КЛЛ), использование УПВЛ не допускается. В их схеме подключения подобное устройство присутствует. Также не нужно устройство плавного включения и при монтаже светодиодов – потребность в нем у LED-ламп отсутствует по причине того, что нити накала в них нет, независимо от того, 24-вольтовый светильник, на 220 или 12 вольт.
