Плавный пуск галогенных ламп и ламп накаливания. — В домашнюю мастерскую — Практика

 

Прогресс не стоит на месте и на смену лампам накаливания приходят энергосберегайки и светодиодные лампы. Но полностью отказываться от ламп накаливания и галогенок ещё не стоит, так как их спектр в световом диапазоне гораздо шире и более приятен для глаз, чем у энергосберегаек и светодиодных ламп, и их ещё довольно много используется и в частном секторе и в организациях для освещения рабочих мест, каких либо объектов, площадей, охраняемых территорий.

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.

Схема.

Предлагаемая схема пуска подает напряжение на лампу с плавным нарастанием в течении 2-3 секунд. Это намного уменьшает вероятность перегорания лампы из-за броска тока через холодную нить. Срок службы галогенных ламп и обычных ламп накаливания, благодаря этой схеме запуска, увеличивается в несколько раз.
В эту схему так же введена задержка выключения нагрузки, обеспечивающая плавное уменьшение яркости свечения до полного погасания в течении 8-12 секунд. То есть при выключении схемы выключателем SA1, яркость свечения ламп начинает плавно убывать до нуля за 8-12 секунд.

Достоинством схемы является ещё и то, что она подсоединяется вместо штатного выключателя или пакетника, нет дефицитных деталей, и для управления лампой (лампами), можно использовать низкоточные малогабаритные выключатели.
Идея собрать такую схему пуска возникла у меня тогда, когда мне надоело довольно часто менять перегоревшие галогенные лампы в люстре. Люстра была рассчитана на шесть маленьких галогенных ламп по 50 Вт каждая.
Копаясь в литературе, наткнулся на статью в ВРЛ про сенсорный выключатель на тиратронах МТХ-90.
Схему решил упростить, в результате чего получилась простая схема, которую Вам и предлагаю.

По прошествии времени, я уже и не помню, когда последний раз менял лампу в люстре. Ещё после выключения света, яркость в люстре убывает постепенно в течении 10-12 сек. Свет выключается плавно, как в театре, что тоже довольно приятно.

Принцип работы.

Схема пуска, каких либо особенностей не имеет. Силовые элементы управляющие пуском ламп — это тиристор и диодный мост.
Тиристор включен в диагональ диодного моста. Импульсное управление тиристором реализовано на генераторе коротких импульсов, который собран на транзисторах VT2, VT3 — аналоге однопереходного (двухбазового) транзистора. Время включения схемы (запуска лампы) зависит от емкости конденсатора С1 и величины резистора R1. После размыкания контактов выключателя S1, заряженный конденсатор С1 разряжается по цепи — резистор R4, переход база-эмиттер VТ1, и резистор R6. Время разряда конденсатора С1 (погасание лампы) составляет 10-12 секунд, уменьшить это время при желании можно, уменьшив сопротивление резистора R4, но я думаю, что в этом нет особой необходимости.

Конструкция и детали.

В первом варианте исполнения схемы запуска, она была собрана на круглой плате, диаметром 50 мм. Плата эта устанавливалась в круглую нишу самого выключателя под ним. Подсоединялась схема на место выключателя, а сам выключатель (его контакты) подсоединялись по схеме на место SA1. То есть сам выключатель исполнял свою же и роль — включал и выключал люстру. Двухамперный диодный мост от компьютерного БП (KBP206), и тиристор Т10-20-У2 установленные на плате без каких либо радиаторов, вот уже несколько лет исправно пашут на люстру, общей мощностью 300 Вт.

Вначале у меня стояли вместо моста просто четыре одноамперных диода, работали на пределе, два из которых потом пробились, ну и видно от них немного поджарилась плата.

Схема не имеет каких либо особо дефицитных деталей. Тиристоры здесь можно ставить любые, соответствующие только необходимой мощности (току) и напряжению, например ВТ-152, Т106-10-4 и др. Стабилитрон можно применить любой на 10-14 Вольт. Транзисторы так же можно ставить абсолютно любые, лишь бы соответствовали необходимой структуре. Я ставил КТ315 и КТ361, благо ещё имеется их запас.

 

Мощность схемы, ну и соответственно мощность коммутируемых галогенных ламп, зависит только от примененных в схеме диодного моста и тиристора.
Например, если применить диодный мост на 10 Ампер и тиристор ВТ-152 поставить на небольшой радиатор, то такой схемой запуска можно будет запускать нагрузку до 2-х кВатт, то есть четыре галогенных прожектора по 500 ватт, в несколько раз увеличив ресурс работы их галогенных ламп.
Падение напряжения на самой схеме запуска при выходе её на рабочий режим не превышает единиц Вольт, что абсолютно никак не отражается на яркости ламп, и мощность рассеиваемая на силовых элементах схемы, диодном мосту и тиристоре, будет минимальной.

В следующем варианте схема запуска собрана на плате, размером 40 на 40 мм. Эту плату так же свободно можно устанавливать в нишу обычного выключателя в квартире.

До мощности запускаемых ламп 300-500 Вт, ни тиристор, ни мост нет необходимости ставить на радиатор, так как мощность на них рассеивается только в момент запуска ламп и в момент их выключения. Для запуска нескольких галогенных прожекторов, или галогенного прожектора с лампой мощностью 1000 Вт и более, тиристор и диодный мост нужно выбирать соответствующей мощности, и может быть потребуется установить на небольшой радиатор.

Схема запуска в этом случае подключается, как и было сказано выше, параллельно контактам пакетника, а в качестве выключателя прожекторов можно использовать любой малогабаритный выключатель, устанавливаемый в любое удобное место.

Рисунок печатной платы в формате Sprint-Layout прилагается.

Печатная плата.

Используемая литература;
Д. Приймак. Сенсорный выключатель освещения // В помощь радиолюбителю выпуск 88, с.63.

 

Схема плавного включения лампы накаливания своими руками

В ходе непрекращающегося перегорания ламп накаливания, и в том числе на лестничной площадке было реализовано несколько схем защиты ламп накаливания в интернете. Их применение дало положительный результат – лампы приходится менять гораздо реже. Однако не все реализованные схемы устройств работали «как есть» — в процессе эксплуатации приходилось производить подбор оптимального набора элементов. Параллельно производился поиск других интересных схем. Как известно, плавное включение ламп накаливания увеличивает срок их службы и исключает броски тока и помехи в сети. В устройстве, которое реализует такой режим, удобно использовать мощные полевые переключательные транзисторы. Среди них можно выбрать высоковольтные, с рабочим напряжением на стоке не менее 300 В и сопротивлением канала не более 1 Ом.

Схема плавного включения лампы накаливания №1

Автор приводит две схемы плавного пуска ламп. Однако, здесь хочу предложить только схему с оптимальных режимом работы полевого транзистора, что позволяет его использовать без радиатора при мощности лампы до 250 Ватт. Но вы можете изучить и первую — которая проще тем, что включается в разрыв одного из проводов. Тут по окончании зарядки конденсатора напряжение на стоке составит примерно 4…4,5 В, а остальное напряжение сети будет падать на лампе. На транзисторе при этом будет выделяться мощность, пропорциональная току, потребляемому лампой накаливания. Поэтому при токе более 0,5 А (мощность лампы 100 Вт и больше) транзистор придется установить на радиатор. Для существенного уменьшения мощности, рассеиваемой на транзисторе, автомат необходимо собрать по схеме, приведенной далее.

Схема плавного включения лампы накаливания №2

Схема устройства, которое включается последовательно с лампой накаливания, приведена на рисунке. Полевой транзистор включен в диагональ диодного моста, поэтому на него поступает пульсирующее напряжение. В начальный момент транзистор закрыт и все напряжение падает на нем, поэтому лампа не горит. Через диод VD1 и резистор R1 начинается зарядка конденсатора С1. Напряжение на конденсаторе не превысит 9,1 В, потому что оно ограничено стабилитроном VD2. Когда напряжение на нем достигнет 9,1 В, транзистор начнет плавно открываться, ток будет возрастать, а напряжение на стоке уменьшаться. Это приведет к тому, что лампа начнет плавно зажигаться.

Но следует учесть, что лампа начнет зажигаться не сразу, а через некоторое время после замыкания контактов выключателя, пока напряжение на конденсаторе не достигнет указанного значения. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора С1 после выключения лампы. Напряжение на стоке будет незначительным и при токе 1 А не превысит 0,85 В.

При сборке устройства были использованы диоды 1N4007 из отработавших свое энергосберегающих ламп. Стабилитрон может быть любой маломощный с напряжением стабилизации 7…12 В.

Под рукой нашелся BZX55-C11. Конденсаторы — К50-35 или аналогичные импортные, резисторы — МЛТ, С2-33. Налаживание устройства сводится к подбору конденсатора для получения требуемого режима зажигания лампы. Я использовал конденсатор на 100 мкф – результатом стала пауза от момента включения до момента зажигания лампы в 2 секунды.

Немаловажным является отсутствие мерцания лампы, как это наблюдалось при реализации других схем.

Это устройство работает уже долгое время и лампы накаливания пока менять не пришлось.

Автор статьи и фото — Николай Кондратьев, г.Донецк. Украина.

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Плавное включение фар и габаритных огней автомобиля. Устройство для увеличения срока эксплуатации автомобильных ламп

Недавно один из наших форумчан, Rus_lan, выложил на форум интересную штуку — устройство для плавного включения фар автомобиля. Штука эта многих сразу же заинтересовала (и меня в том числе), поэтому тему было решено более подробно раскрыть и описать в отдельной статье.

Итак, если вы автолюбитель, то вам наверняка приходится менять в своём автомобиле различные лампы накаливания: дальний и ближний свет, габаритные огни, поворотники…

Поскольку наиболее активно в автомобиле используются лампы ближнего света и габаритных огней, то и менять их приходится чаще всего.

Хорошо известно, что перегорают лампы обычно в момент включения, причём зимой гораздо чаще, чем летом. Почему так происходит?

Дело в том, что рабочая температура нити лампы накаливания составляет более двух с половиной тысяч градусов цельсия. Именно при такой температуре нить и начинает светиться. До рабочей температуры нить нагревается протекающим по ней током. Если нагрев происходит слишком быстро и неравномерно, то температуры соседних участков нити не успевают выравниваться за счёт теплопроводности, между соседними участками создаётся большой перепад температур, расширяются эти участки сильно неравномерно, в результате чего в нити возникают большие механические нагрузки и она рвётся. Похожий эффект можно наблюдать, если плеснуть холодной водой на раскалённый камень. Внешние слои камня при этом резко охлаждаются и сжимаются, в то время, как внутренние ещё остаются горячими и расширенными. В результате, как мы знаем, камень трескается.

Кроме эффекта, описанного выше, механические нагрузки возникают также из-за магнитного взаимодействия витков спирали, сила которого опять же пропорциональна силе тока.

Хорошо, ну а при чём же здесь всё-таки момент включения? Всё очень просто. В момент включения, когда нить холодная, её сопротивление значительно ниже, чем сопротивление в нагретом состоянии, соответственно и протекающий в это время ток значительно больше рабочего тока. Следовательно, в момент включения мы имеем максимальную скорость нагрева нити, а также максимальное магнитное взаимодействие витков. Зимой начальная температура, а значит и начальное сопротивление нити, ниже, чем летом, следовательно начальный ток ещё больше.

Как с этим бороться? Давайте подумаем. Избавиться от неравномерного нагрева нити мы не можем, поскольку он возникает вследствии дефектов самой нити (например, если нить неравномерна по толщине, то более тонкие участки имеют большее сопротивление и нагреваются быстрее и сильнее). Однако, мы вполне можем уменьшить скорость нагрева и магнитное взаимодействие между витками спирали. Для этого нужно всего лишь ограничить протекающий через нашу лампочку ток, чтобы он, в то время, пока спираль нагревается, не превышал рабочего значения (или хотя бы превышал его незначительно). Именно такое устройство, позволяющее при включении плавно увеличивать ток через лампочку, и предложил Rus_lan.

Схема:

Детали:

1. C₁ — конденсатор 47мкФ x 16В
2. R₁ — резистор 68кОм
3. R₂ — резистор 6,8кОм
4. R₃ — резистор 24кОм
5. T1 — полевой транзистор FDB6670AL
6. D₁ — диод (любой)

Работает это устройство следующим образом: за счёт резисторов и конденсатора, установленного параллельно затвору полевика, напряжение на затворе транзистора растёт очень медленно, соответственно также медленно этот транзистор и открывается, что, в свою очередь, обеспечивает плавное увеличение напряжения на лампе и тока через неё. Делитель R₁R₃ задаёт максимальное напряжение на затворе. Резистор R₂ дополнительно увеличивает время включения и защищает затвор транзистора, предотвращая любые возможности возникновения резких бросков тока через него.

Схема выложена в том варианте, в котором Rus_lan выложил её на форум, но лично я бы в ней кое-что изменил. Дело в том, что электролитические конденсаторы крайне плохо переносят низкие температуры (а у нас, например, зимой морозы -30⁰С и ниже совсем не редкость), поэтому я считаю, что лучше взять какой-нибудь керамический кондёр. Понятно, что найти керамику с такой ёмкостью нереально, но в таком случае можно взять конденсатор с ёмкостью поменьше, а уменьшение ёмкости скомпенсировать пропорциональным увеличением резисторов R₁, R₃.

Собранное устройство выглядит вот так:

А вот так оно выглядит в работе (в автомобильной фаре):

На этом всё, как говорится «ни гвоздя, ни жезла», удачи!

Плавное включение ламп накаливания на 220В

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания для освещения жилья. Но есть еще те, кто не отказался от такого вида световых приборов. Конечно, они не столь высокотехнологичны и экономичны как КЛЛ или LED, однако добиться увеличения их долговечности и уменьшения энергопотребления все же можно. Возможен вариант включения в схему устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) или установка диммера.

Проблема в том, что при щелчке выключателя (резкой подаче напряжения) нить накаливания сильно изнашивается, т. к. сопротивление остывшей спирали значительно ниже, а значит и ток, поступающий на нее в момент нагрева, будет высоким (до 8 ампер). Попробуем разобраться, каков принцип работы таких устройств, помогающих прибавить жизни лампе накаливания, и как они устроены.

Принцип работы

Блок питания

Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания. Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок. Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.

Блок питания для плавного запуска

Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.

При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.

Устройство плавного включения

Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.

Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.

Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы

Диммирование

Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).

Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.

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.

Устанавливать или нет?

Кто-то скажет, что раньше жили без подобных устройств и даже не думали о подобном, и все было в порядке. Но ведь раньше и об экономии как-то не задумывались.

Конечно, возникает много вопросов по поводу УПВЛ. Стоит или нет тратить время и деньги на установку или изготовление своими руками подобного устройства, будет ли какая-либо экономия, а если да, то через какое время прибор оправдает свою покупку? Здесь каждый решает сам. Но то, что значительно экономится электроэнергия, и к тому же срок службы ламп при использовании УПВЛ увеличивается многократно – доказанный временем факт. А потому, если есть возможность установить подобное устройство, то нужно это сделать.