Как и свечи, все лампочки в конечном итоге сгорают. Но даже изделия с самым коротким сроком службы должны работать не менее 2000 часов. Поэтому, если изделие перегорает раз в месяц или более, значит, что-то не то с элетропроводкой.
Всем известно, что чаще всего лампочки накаливания сгорают именно в момент включения, и это является одним из их недостатков. В это время мгновенный ток особо вредит лампе. Она быстро выходит из строя, а элемент из вольфрама не выдерживает нагрузки и перегорает. Для того чтобы стабилизировать пусковые токи, нужно производить плавное включение света, что создаст равный температурный режим электротока и нити.
Виды устройств плавного пуска
Для осуществления плавного перепада температурного режима используется особый прибор, который носит название устройство плавного включения лампы. Что же это такое?
Различают несколько видов изделий, которые могут обеспечить плавный пуск:
- блок питания;
- устройство плавного включения;
- диммеры, или светорегуляторы.
БП и устройство имеют одинаковый принцип включения ламп накаливания 220 В, отличаются они лишь габаритами. УПВЛ имеют гораздо меньший размер, в связи с чем легко устанавливается под выключатель, люстру или в распределительную коробку. Они подключают к сети 220 В последовательно на фазный ток, а при напряжении 12/ 24 В - последовательно до трансформатора.
Диммер работает с лампой накаливания, понижая или повышая напряжение, чтобы добиться нужной освещенности. Это простая задача для тех из них, у которых нет электронных элементов. Старые светорегуляторы меняли только сопротивление или напряжение цепи. Современные диммеры этого не делают. Поэтому успешно защищают лампы от кратковременных скачков напряжения.
Принцип работы УПВЛ
Датчик блока позволяет нити разогреться до определенной температуры, поддерживая уровень напряжения, установленного пользователем (примерно 170 В). Работа лампы в щадящем режиме увеличивает ее срок службы. При этом устройство имеет существенный недостаток. При вышеуказанном напряжении освещение уменьшается примерно на две трети. Специалисты советуют устанавливать более мощные лампы в паре с УПВЛ, чтобы избежать этого нежелательного эффекта.
Защитное устройство обеспечивает плавное включение и выключение элемента за счет того, что напряжение подается постепенно за короткий период. Спираль осветительного прибора в начале пуска имеет сопротивление в 10 раз меньшее, поэтому ток для лампы в 100 Вт составляет примерно 8 А. Защитное действие выражается в том, что фазовый угол растет в период запуска, аналогично разогревается и ее спираль. Напряжение увеличивается в ней за доли секунды от 5 В до 230 В. Это позволяет сгладить скачок тока во время пуска.
Принципиальна схема устройства защиты
Схема УПВЛ состоит из следующего:
- DA 1 - регулятор фаз;
- С 1 , С 2 , С 3 - конденсаторы;
- VS 1 - симистор;
- R 1 - резистор;
- SA 1 - ключ;
- VS 1 - электрод;
- EL 1 - лампа;
- ВТА 12 - симистор.
Как же создается плавное включение света? DA 1 - тиристорная микросхема со схемой управления из С 1 и С 2 , VS 1 . R 1 ограничивает ток через VS 1 . Устройство работает, когда SA 1 разомкнут, С 3 заряжается и запускает схему управления тиристорами. На выходе из него ток будет увеличиваться, пока не достигнет своего номинального значения. В EL 1 напряжение также растет медленно с 6 В до 230 В. Время до полного включения лампы зависит от С 3 . При выключении SA 1 , С 3 разряжается на R 2 , а напряжение постепенно падает от 230 В до 0. Период полного погашения лампы прямо пропорционально зависит от значения R 2 . С 4 и R 4 выполняют функцию защиты схемы от помех, а HL 1 и R 3 выполняют подсветку выключателя.
Значения С 3 мкФ и времени срабатывания EL 1:
- 47 мкФ - 1 сек;
- 100 мкф - 3 сек;
- 220 мкФ - 7 сек;
- 470 мкФ - 10 сек.
Место установки защитного блока
Плавное включение света в квартире достигается при правильном выборе места установки. Защиту для каждого светильника устанавливают в зависимости от его места расположения. Если имеется техническая возможность, то лучше поместить его в полость под люстрой. Достоинство устройства - его компактность. Поэтому оно устанавливается в любом доступном месте рядом с осветительным прибором.
С блоком поставляется подробная инструкция. Поэтому его можно установить самостоятельно, не прибегая к услугам электрика. Если позволяет мощность УПВЛ - возможен монтаж для группы из нескольких ламп. В этом случае лучшее место размещения — распределительная коробка. Если в защитной схеме присутствует осветительный трансформатор для понижения мощности, то блок должен находиться первым по ходу тока. Напряжение должно первым поступать на него, а далее по цепи на всю сеть освещения.
При монтаже устройства плавного включения света необходимо придерживаться строгих правил:
- Доступность для ремонта.
- Запрещено заклеивать УПВЛ обоями, закрывать гипсокартоном и заделывать штукатуркой.
Монтаж по схеме блока защиты лампы накаливания
В чем заключается сложность таких работ? Как сделать плавное включение света?
Подключение устройства в цепь:
Выключатель плавного включения света своими руками
УПВЛ различных модификаций и заводов-изготовителей в достаточном количестве и ассортименте представлены на радиорынках и в магазинах электротоваров в разделах электроосветительной аппаратуры. Но, конечно, дешевле и интереснее изготовить такой прибор из составляющих самостоятельно. В продаже есть недорогой конструктор K134, который позволяет собрать надежно конструкцию и обеспечить плавное включение осветительных приборов (накаливания и галогенных) в сети ~280 В до 100 Вт с отсрочкой включения 0,3 секунды.
Когда он включен, транзисторы Q 1 и Q 2 закрыты, резистор R 3 снижает токовую нагрузку D 1 . R 1 , диоды полевых транзисторов заряжают C 1 . Q 1 и Q 2 включаются при 5 В, шунтируя R 3 , лампа накаливания включается в сеть.
Устройство плавного запуска BM071
Регулятор плавного включения света BM071 (K1182ПМ1T) рассчитан на 220 В. При этом подключенная мощность составляет 3 кВт.
Блок универсальный с широким спектром действия, способный функционировать не только с лампами (накаливания и галогенными), но эффективно понижать пусковые мощности нагревателей и других электроприборов в пределах заявленной нагрузки.
Технические характеристики:
Схема подключения 6BM071
Плавное включение света 6BM071 производится в разрыв нагрузки и отличается от симисторно-динисторных схем управления, так как функционирует с более низким уровнем помех. Правильная форма синусоиды на выходе устройства позволяет использовать его и с лампами, и с более серьезной техникой - электродвигателями и отопительными приборами. Устройство легко вводится в работу. Для этого необходимо подсоединить его к сети в один из разъемов (XS 1 или XS 2), а приборы подключить к свободному разъему. Регулировка оборудования производится переменным резистором и зависит от его угла поворота.
Блок защиты «Гранит БЗ»
Устройство плавного включения УПВЛ «Гранит» эффективно выполняет защитные функции от губительных токовых всплесков при подключении к нагрузке. Блок стабилизирует подающее напряжение, которое теперь не зависит от перенапряжения в сети и позволяет увеличить время эксплуатации ламп в 4-6 раз. Устройство обеспечивает реальную экономию средств и снижает затраты потребителей на освещение.
Рабочие параметры блока:
Блок защиты Uniel
Плавное включение света Upb-200W-BL гарантирует надежный запуск осветительного прибора (накаливания или галогенного) и стабилизирует напряжение, что также увеличивает срок службы. Блок Uniel рассчитан на мощность ламп от 150 Вт до 1 тыс. Вт и не работает с другими типами светильников, любыми электроприборами, а также с диммерами и трансформаторами.
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.
Для красивой подсветки отдельных деталей автомобиля, фонарей подсветки, панели приборов, габаритных огней. Получается довольно интересный эффект, при котором вы отключаете питание объекта с подсветкой, а он плавно затухает в течении 5 – 10 секунд…
Как реализовать плавное выключение светодиодов
Для реализации нам с Вами понадобятся такие компоненты:
- Собственно светодиод.
- Конденсатор (электролитический, большой емкости).
- Диод.
- Резистор, если используют светодиоды на 3.5 В.
- Паяльник, олово, флюс.
Начнем с объекта. Куда можно поставить? Ну, тут все зависит от Вашей фантазии. Габаритные огни, салонный свет, подсветка приборов – и много других мест, куда можно вставить плавно выключающийся светодиод. Я в скором времени реализую плавное выключение салонного плафона, то есть, чтобы при закрытии дверей он горел еще некоторое время. Также, если Вы изготавливаете , в сочетании с ними получится не плохо.
Ну что же начнем. Назначение всех элементов, я думаю, понятно, но не лишним будет повториться. Светодиод нужен для того, чтобы излучались световые волны:). Конденсатор – этот элемент и сохраняет напряжение, которое расходуется при отключении питания. Диод – используется для того, чтобы ток не ушел на другие потребители, другими словами – исполняет роль своеобразного клапана (туда пускает, назад нет).
Изготовление плавно гаснущих светодиодов
Набросаю такую вот интуитивно понятную схемку:
На схеме мы видим, что ничего сложного нет. Так что беремся за паяльник и вперед. Оговорюсь, что нужно узнать, как точно подключать компоненты. Электролитические конденсаторы имеют свойства разлетаться с выстрелом! Так что внимательно смотрим на фото:
Диод тоже важно правильно подключить:
Ну, вроде разобрались. Что касается номиналов деталей, диод подойдет почти любой, так как ток небольшой. Конденсатор – емкость подбираем индивидуально, чем больше емкость, тем дольше горит светодиод после отключения питания. Напряжение на конденсаторе минимум 16В.
Данная схема применяется для плавного включения светодиодной подсветки приборной панели автомобиля. Управляющий сигнал подаётся от плюса. На рисунке изображена схема плавного розжига светодиодной подсветки.
При необходимости может использоваться для плавного розжига и ламп накаливания небольшой мощности. Только в этом случае необходимо снабдить транзистор радиатором с площадью рассеивания около 50см2.
Принцип работы схемы:
Управляющий сигнал на поступает через входные диоды 1N4148 от габаритов и зажигания.
При включении любого из них ток начинает поступать через резистор 4.7 К на базу транзистора КТ503 Транзистор открывается и через него и резистор 120 К начинает заряжаться конденсатор 220 Мкф.
При этом напряжение на нем плавно возрастает, через резистор 10 К поступая на вход полевого транзистора IRF9540.
Транзистор постепенно открывается плавно увеличивая напряжение на выходе схемы.
При отключении управляющего напряжения КТ503 закрывается.
Конденсатор разряжается на вход IRF9540 через резистор 51 К.
После разрядки конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в ждущий режим. Потребляемый ток в режиме ожидания незначителен. При необходимости изменить время розжига и затухания можно подобрать номиналы сопротивлений и емкость конденсатора 220 мкф.
Схема не нуждается в дополнительных настройках. При правильном монтаже и исправных деталях схема начинает работать сразу
На рисунке изображен вариант печатной платы, Плату удобнее всего изготовить лазерно утюжным способом из текстолита толшиной 2 мм.
На фото уже полностью готовое устройство
В некоторых случаях от LED ламп или индикаторов требуется плавное включение и выключение. Естественно светодиод при обычной подаче питания включается мгновенно (в отличии от ламп накаливания), что требует применения в данном случае небольшой схемы управления. Она не сложная и в простейшем варианте представляет собой всего десяток радиодеталей, во главе с парочкой транзисторов.
Сборник принципиальных схем
Вначале идут общеизвестные схемы из Интернета, а далее несколько собранных лично и прекрасно работающих. Первая схема простейшая - при подаче питания диод постепенно увеличивает яркость (открывается транзистор по мере заряда конденсатора):
Делал вот такую схему плавного включения и выключения светодиодов, резистором R7 подбирается нужный ток через диод. А если вместо кнопки подключить вот этот прерыватель, то схемка сама будет разжигаться и затухать, только резистором R3 нужно установить нужный интервал времени.
Вот ещё две схемы плавного розжига и затухания, которые также лично паял:
Все эти конструкции относятся не к сетевым (от 220 В), а обычным низковольтным светодиодным индикаторам. Промышленные LED лампы с их неизвестными драйверами, чаще всего в разных плавных контроллерах работают непредсказуемо (или мигают, или включаются всё-таки резко). Так что управлять нужно не драйверами, а непосредственно светодиодами. Схемы предоставил senya70.
Лампы накаливания светят около 1000 часов, но если их часто включают и выключают – срок службы становится еще ниже. Продлить срок службы можно, установив устройство плавного включения ламп накаливания, а описанный метод подходит и для защиты галогеновых ламп.
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.
Диммер для плавного включенияПринцип 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.
Готовые решения
Блоки защиты для светильников продаются практически в каждом магазине бытовых и электротоваров. Такой блок может называться иначе, чем было сказано выше, например: «Устройство защиты галогеновых ламп и ламп накаливания» или другое подобное название. Как уже отмечалось, при покупке, главное, на что следует обратить внимание – это мощность блока розжига.
Широкую линейку таких устройств выпускают под торговой маркой «Гранит».
Предложение от «Гранит» Есть и миниатюрные блоки Navigator их можно удобно спрятать в распредкоробку, если она не набита проводами доверху. Также поместится внутрь большинства светильников, например, в основание настольной лампы, или между потолком и люстрой, если есть такая возможность.
Компактный блок защиты Схемы
Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:
- навесным монтажом;
- на макетной плате;
- на печатной плате.
И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.
Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре
Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны. Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет. Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).
Вариант реализации схемы Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе
Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.
Схема с симистором Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг. Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор.
Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.
Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.
Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.
Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1
Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:
а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:
Простая схема Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:
Проработанная схема Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.
Плавное включение ламп 12 В
Часто для точечных светильников используются лампы с напряжением 12 В. Для преобразования 220 в 12 В в настоящее время используют электронные трансформаторы. Тогда устройство плавного включения нужно подключать в разрыв питающего провода электронного трансформатора.
Плавное включение ламп в автомобиле
Если стоит задача организовать плавное включение автомобильных ламп 12 V, то здесь такие схемы не подойдут. В электроцепи автомобиля используется напряжение 24 или 12 V постоянного тока. Здесь можно применить линейные или импульсные схемы так называемые ШИМ-регуляторы.
Простейшим вариантом будет использование двухступенчатой схемы включения.
Двухступенчатая схема включение Эта схема устанавливается параллельно включаемым лампам. Сначала ток течет через резистор, а лампы горят тускло. Через небольшое время, порядка полсекунды, включается реле, и ток течет через его силовые контакты, они в свою очередь шунтируют резистор и лампы зажигаются на полную яркость.
Номинал резистора от 0,1 до 0,5 Ом, он должен быть большой мощности – около 5 Вт, например, в керамическом корпусе.
Второй вариант – собрать импульсный блок для плавного розжига. Его схема сложнее:
Более сложный для реализации вариант Список компонентов:
- Резисторы:
- R1=2 k.
- R2=36 k.
- R3=0,22.
- R4=180.
- R5, 7=2,7 k.
- R6=1 M.
- Конденсаторы:
- C1=100 n.
- C2=22×25 B.
- C3=1500 p.
- C4=22×50 B.
- C5=2 мкф.
- Микросхема MC34063A или МС34063А, или КР1156ЕУ5.
- Полевой транзистор IRF1405 (или любой N-канальный с похожими параметрами: IRF3205, IRF3808, IRFP4004, IRFP3206, IRFP3077).
- Дроссель 100 мкГн, на ток не менее 500 мА.
- Светодиоды.
- Диоды 1N5819.
Время включения регулируется цепью R6C5. Увеличьте емкость, чтобы увеличить время.
Если вам сложно сделать такую схему, можете купить готовую сборку, типа автоконтроллера ЭКСЭ-2А-1 (25 А/IP54) или любой другой подходящий. В конкретно этой модели есть 2 канала, под каждую фару, 8 программ работы. Он основан на микроконтроллере PIC.
Лампа накаливания и её особенности