Производители
Выпускают лампы накаливания многие зарубежные и отечественные компании. При этом все изделия имеют свою маркировку. Маркируются все светильники буквенным и цифровым выражением. Всего существует четыре элемента в маркировке. Первый характеризует физические и конструктивные особенности источника. Бывает лампа вакуумной, газополной аргоновой моноспиральной, аргоновой биспиральной, биспиральной криптоновой, матированной и в молочной или опаловой колбе. Второй буквенный элемент обозначает функциональное назначение.
Обратите внимание! Бывает автомобильный, железнодорожный, коммутаторный, прожекторный и самолетный источник. Третий элемент обозначает номинальный вид напряжения в вольтах, а четвертый — доработку
Популярные марки
Как продлить жизнь?
Прежде всего, рассмотрим первую причину выхода прибора из строя – перегорание спирали из-за ее утончения. Для того чтобы решить эту проблему, достаточно уменьшить на приборе напряжение. В этом случае спираль будет работать с недонакалом и, естественно, проживет много дольше. Как уменьшить напряжение, если в сети оно постоянно держится на одном уровне? Ставить громоздкий понижающий трансформатор?
Это неоправданно дорого, да и технически трудновыполнимо – придется либо питать все лампочки от отдельной линии, либо ставить трансформатор на каждый светильник. Но можно обойтись и более простыми и бюджетными решениями.
Питание через диод
Как известно, большинство бытовых приборов, включая осветительные, питается от бытовой сети 220 В. Напряжение в сети переменное, то есть плавно изменяет свой знак 100 раз в секунду.
Что будет, если в этой синусоиде срезать одну полуволну?
Очевидно, что действующее напряжение уменьшится вдвое, что и требуется для решения поставленной задачи. А срезать одну полуволну можно обычным диодом – ведь он пропускает ток только в одном направлении. Итак, чтобы уменьшить питающее лампу напряжение вдвое, достаточно включить ее через диод
При этом полярность включения полупроводника роли не играет – абсолютно не важно, верхняя или нижняя полуволна будет срезана
В результате лампа будет питаться пониженным напряжением и прослужит в десятки раз дольше. Схема предельно простая и ее сможет собрать практически каждый, кто знаком с основами электротехники. Но она, увы, имеет существенные недостатки. Во-первых, спектр излучения спирали, работающей практически в полнакала, сдвинется в «красную» сторону. То есть свет такой лампы будет тускло-желтым и неприятным.
Ну а во-вторых, после срезания одной полуволны частота питающего напряжения снизится вдвое и упадет до пятидесяти герц. Это не только неприятно, но и сильно утомляет глаза. Таким образом, за простоту схемы придется платить достаточно высокую цену. Поэтому использовать подобный вариант стоит лишь в местах, где редко бывают люди и не занимаются серьезной работой – на лестничных площадках, в кладовых и т.п.
Можно ли как-то обойти эти проблемы, не усложняя при этом схему? Первую проблему – желтый неприятный свет – обойти можно лишь частично. А вот второй вопрос решить можно.
Схема с гасящим конденсатором
Любой конденсатор, работая в цепях переменного тока, обладает некоторым реактивным сопротивлением тем большим, чем ниже частота напряжения и меньше емкость конденсатора. Причем сопротивление это будет действовать на обе полуволны.
Поскольку напряжение в сети переменное, то включив последовательно с лампой конденсатор соответствующей емкости, можно снизить питающее напряжение без снижения частоты. Мерцание, появившееся при использовании диода, в этом случае не появится.
Что касается яркости, то ее можно регулировать в широких пределах практически от 0 до 90-95%. Это очень удобно. Если снизить напряжение на лампе не вдвое, а, к примеру, всего на 10-20%, подобрав соответствующий конденсатор, то желтизна и снижение светового потока будет не так сильно заметно, а лампа прослужит пусть не так долго, как с диодом, но все равно много дольше, чем при включении напрямую.
Как подобрать гасящий конденсатор? Сделать это совсем не сложно – достаточно воспользоваться калькулятором и парой формул. Прежде всего, необходимо рассчитать ток через лампу при желаемом напряжении:
I = P/U
Где:
- I – эффективный ток через лампу;
- P – мощность, которую будет потреблять лампа при напряжении U;
- U – желаемое напряжение.
Для того чтобы узнать, какую мощность будет потреблять лампа при пониженном напряжении, решим простую пропорцию:
Pном/U1 = P/U2 или P = U2*Pном/U1
Где:
- Pном – мощность лампочки при номинальном напряжении;
- U1 – номинальное напряжение питания лампочки;
- P – мощность, потребляемая лампой при желаемом напряжении;
- U2 – желаемое напряжение питания лампочки.
На самом деле зависимость мощности от напряжения нелинейна – при снижении напряжения тело накала будет нагреваться слабее, а значит, его сопротивление станет понижаться. Таким образом, реальная потребляемая мощность будет несколько выше расчетной.
Теперь нам нужна формула, приведенная ниже:
Здесь:
· C – емкость гасящего конденсатора;
· f – частота питающей сети;
· U – напряжение питающей сети;
· Uвых – желаемое питающее напряжение лампы;
· I – эффективный ток через лампу (см. первую формулу).
Почему моргают лампочки?
Современные технологии для освещения позволяют экономить и рассчитаны на длительную эксплуатацию. Одновременно высокотехнологичные изделия обладают более сложной конструкцией.
Именно так обстоят дела с энергосберегающими лампами. В результате указанная особенность иногда приводит к их нештатному срабатыванию. А усложняется все тем, что пользователь, впервые встречающийся с какими-либо неисправностями, не знает что делать. Но во многих случаях проблемы решаются оперативно и просто.
По крайней мере, в случае с мерцанием дела обстоят именно так. И чтобы понять, почему периодически моргает энергосберегающая лампочка или их группа при выключенном выключателе, довольно поверхностно ознакомиться с отдельными конструктивными особенностями современных источников света.
Так, необходимо знать, что любой прибор такого типа способен работать только от постоянного тока. А ему подается переменное питающее напряжение, которое нужно преобразовать. За такую процедуру отвечает диодный мост, но после выполнения нужной операции получается ток нужного напряжения, но с высокой пульсацией.
Конструкция современных ламп довольно сложная, что наряду с существенной экономией может преподнести различные неприятные сюрпризы в виде нештатного срабатывания
Чтобы сгладить имеющиеся колебания в энергосберегающих приборах используется фильтрующий конденсатор. При прохождении которого ток достигает нужных кондиций и подается на схему запуска лампы. После чего используемая лампа загорается. Так происходит, когда вся цепочка работает исправно.
Но моргание при выключенном положении выключателя свидетельствует, что произошел какой-то сбой. И причиной этому является накопление электроэнергии фильтрующим емкостным конденсатором, предназначенным для сглаживания импульсов.
Дело в том, что все скопленное электричество при достижении определенного уровня подается на схему запуска осветительного прибора. Далее происходит обычное замыкание контактов и питающее напряжение принуждает лампочку выполнять освещение.
Но поскольку заряд энергии в фильтрующем конденсаторе небольшой, то он мгновенно расходуется и свечение прекращается. В результате такого процесса происходит моргание.
А дальше начинается новый цикл накопления энергии с подачей его на схему запуска и так может продолжаться до бесконечности, а точнее, до поломки энергосберегающей лампы или устранения проблемы.
Нередко источником проблем с морганием ламп становятся выключатели, оборудованные подсветкой, а точнее, вмонтированные в них неоновые или светодиодные осветительные приборы
Причем описанная причина является единственно возможной. То есть можно однозначно утверждать, что моргание происходит только из-за накопления фильтрующим конденсатором небольших объемов электрического тока. Теперь следует разобраться, откуда он берется при выключенном положении выключателя.
Вклад Томаса Эдисона
В конце 1870 годов за усовершенствование электрических светильников взялся известный на весь мир ученый из Америки Томас Эдисон.
С целью продления срока службы нити, предпринимались попытки отключать напряжение, после нагрева спирали до предельно допустимых температур. Для этого в колбу встраивался автоматический выключатель. Однако этот путь не привел к приемлемому результату – было видно мигание.
Акцент исследований сместился на эксперименты с материалом для изготовления нитей накала. Было проведено около 2000 опытов.
В итоге в 1879 году Эдисон получил патент на лампочку платиновой спиралью и временем горения до 40 часов.
Основное отличие от приборов Лодыгина – создание вакуума с меньшим количеством, оставшегося в колбе воздуха. В 1880 году, лампы с бамбуковыми электродами горели у Эдисона около 600 часов
Немаловажное значение в распространении ламп Эдисона имела изобретенная им же винтовая конструкция цоколя, позволявшая быстро и безопасно менять вышедшие из строя приборы
Патентные войны привели к образованию совместного предприятия Суонса и Эдисона, выросшего со временем в мирового лидера по продаже электрических ламп. Увеличение производства сказалось на снижении себестоимости изделия и еще большему распространению.
Таким образом, разработка технологии изготовления лампы накаливания проводилась учеными из России, Германии, США, Бельгии, Великобритании. Объединив лучшее, на практике Томас Эдисон организовал массовый выпуск приборов. Поэтому ему и приписывают авторство.
Низкое качество ламп и патронов
В последнее время, качество выпускаемых ламп существенно снизилось. Особенно, это коснулось маломощных изделий, сгорающих чаще всего. Чаще всего, это заводской брак и другие дефекты, которые вполне можно заметить при внимательном рассмотрении. Поэтому, покупатели, нередко отдают предпочтение продукции зарубежных фирм, несмотря на более высокую цену.
Очень часто причина кроется и в патронах, куда вкручиваются лампочки. В большинстве светильников патроны изготовлены из некачественного пластика, способного выдерживать только лампочки малой мощности. Поэтому, такие патроны очень быстро растрескиваются и выгорают, в том числе и расположенные в них контакты. В этих случаях, лампы подвергаются дополнительному нагреву, что приводит к их выходу из строя. Как правило, внеплановое перегорание происходит в одних и тех же неисправных патронах. После их замены, все проблемы исчезают сами собой.
Однако, механические причины не всегда являются основными. В некоторых случаях, проблемы могут быть связаны с качеством питающего напряжения.
Причины выхода из строя ламп накаливания
На сегодняшний день средний срок службы лампы накаливания составляет около 1 000 часов. Это не очень много для электронного прибора. Более того, ты наверняка замечал, что очень многие лампочки не отрабатывают даже этого срока. В чем причины такой короткой жизни? Вот основные из них:
Тяжелый старт. Как тебе наверняка известно из школьного курса физики, при нагревании проводника его сопротивление увеличивается, при охлаждении уменьшается. Для лампочки этот закон является очень проблемным, поскольку сопротивление холодной спирали оказывается в 12 раз ниже, чем разогретой. Это означает, что в момент включения через прибор течет ток, превышающий рабочий в 12 раз (вспомним закон Ома: I = U/R)! Этот эффект называют токовым ударом и защиты от него обычная осветительная лампочка, которую ты вворачиваешь в люстру или настольную лампу, не имеет.
Ты наверняка замечал, что лампочки чаще всего перегорают в момент включения. Происходит это как раз по причине их тяжелого старта.
- Повышение питающего напряжения. При повышении питающего напряжения повышается температура спирали, а значит, она быстрее испаряется – ведь азотно-аргоновая смесь защищает вольфрам лишь от окисления. В результате срок службы перекаленной спирали становится короче, так как она быстрее истончается. В какой-то момент (обычно при следующем включении) спираль не выдерживает токового удара и сгорает. Насколько критично повышение питающего напряжения? Ты удивишься, но если увеличить питающее напряжение всего на 6% (от номинального 220 это всего 10-12 вольт), то средний срок службы лампы накаливания сократится вдвое!
- Удары и вибрации. Очень актуальная проблема для переносных приборов и осветительных устройств, работающих на транспортных средствах. Спираль сама по себе вещь довольно хрупкая, а при нагревании буквально до белого каления вольфрам, как и любой другой металл, теряет механическую прочность. Достаточно как следует тряхнуть настольную лампу или переноску, чтобы нить накала оборвалась и срок службы прибора внезапно закончился. Конструкторы решают проблему увеличения ресурса работы путем укорачивания длины спирали и увеличения числа подвесов. Но все это делается для создания специальных осветительных приборов, к примеру, автомобильных. Обычные «квартирные» лампочки от этой беды практически не защищены.
- Неисправность осветительного прибора. Если питающие провода, патрон или выключатель имеют плохой контакт, то осветительный прибор постоянно подвергается скачкам напряжения, а значит, и токовым ударам. В этом случае он может отработать отмеренное производителем время службы в несколько часов.
- Плохое качество. Имеется в виду качество изготовления прибора. Несмотря на свою относительно простую конструкцию, лампочка – технологически сложный прибор, который не изготовишь «на коленках». Тем не менее некоторые умельцы (не буду показывать пальцем на братьев из Китая, они халтурят не более других, а в последнее время даже меньше) умудряются изготовить вполне работоспособные, на первый взгляд, устройства из ничего и непонятно на каком оборудовании. Средний срок службы такого прибора – 3-4 включения.
Топ-5 способов продлить срок службы лампочки накаливания
Как же справиться со всеми вышеперечисленными проблемами и продлить срок службы лампочки? Самое главное – это текущий прилив, поскольку он, похоже, не зависит от нас. Оставим это напоследок, а пока перейдем к остальному.
ПеренапряжениеПромышленность выпускает лампочки на разное напряжение, поэтому эта проблема решается правильным выбором устройства. Наиболее распространенные стандарты в нашей стране – 215-235 В, 220-230 В и 230-240 В. Измерьте его самостоятельно или попросите знакомого электрика измерить напряжение в розетках в вашем доме. Это следует делать несколько раз в течение дня: утром, днем и вечером. Максимальное напряжение, которое показывает тестер, является рабочим напряжением в вашем доме. Это напряжение, на которое должны быть рассчитаны покупаемые вами лампы. Обычно диапазон рабочего напряжения обозначен на цоколе или колбе лампы. Конечно, вы можете защитить себя и выбрать лампочки с более высоким напряжением.
Удары и вибрацияСуществует простое решение этой проблемы: не перемещайте включенные светильники. Если этого требует сфера применения, используйте низковольтные лампы, поскольку они имеют более короткую спираль
Идеальный способ продлить срок службы лампочки – использовать специальную лампочку, например, автомобильную.
Неисправность осветительных приборовЕсли вы заметили, что в многоламповой люстре перегорает одна лампочка, обратите внимание на неисправный светильник. Плохой контакт в розетке или шнуре питания может вызвать скачки напряжения, которые приводят к постоянным скачкам тока, вызывающим перегорание лампочки. То же самое относится и к многосекционным выключателям
Если лампочка люстры в одной секции имеет подозрительно короткий срок службы, очистите и подтяните контакты выключателя
То же самое относится и к многосекционным выключателям. Если лампочка люстры в одной секции имеет подозрительно короткий срок службы, очистите и подтяните контакты выключателя.
Как правило, лампы накаливания перегорают при включении. Это происходит потому, что сопротивление нити накала в холодной лампе гораздо ниже, чем в горячей, поэтому при включении лампы происходит сильный всплеск тока, который разрушает нить накала. Чем выше мощность лампы, тем дольше срок ее службы. Это связано с тем, что лампы большей мощности имеют более толстую и прочную нить накаливания.
Виды и классификации источников света
По природе излучения
| Естественные | Искусственные |
| Самопроизвольно излучают свет | Созданы руками человека |
| Солнце, огонь, полярные сияния, некоторые животные и растения, фосфор | Зажигалки, спички, лампы, монитор телевизора и т. д |
Таблица 1.
По виду излучения
| Тепловые | Люминесцентные |
| Излучение получается в результате нагрева источника. | Источник света остается холодным. |
| Огонь, Солнце, лампы накаливания. | Лампы дневного света; рекламные трубки с инертными газами; светлячки, некоторые виды грибов, планктона и рыб. |
Таблица 2.
Также источники света могут быть:
| Точечные | Протяженные |
| Источники света, размеры которых малы по сравнению с расстоянием до наблюдателя и ими в данных условиях можно пренебречь. | Источник света, который нельзя назвать точечным, каждая его точка излучает свет во всех направлениях. |
| Для наблюдателя с Земли — звезды. | Солнце, лампы дневного света, рекламные вывески. |
Таблица 3.
Один и тот же источник света в разных условиях можно назвать точечным или протяженным.
Пример: если лампа находится достаточно близко к объекту, то она будет протяженным источником света. Если же она находится далеко, то точечным.
Также можно сказать, что от протяженного источника видимое излучение попадает не в одну точку объекта, а на относительно большую его поверхность.
Виды искусственных электрических световых излучателей, исходя из классификации по принципам работы:
1. Тепловые источники света.
Классические лампы накаливания, а также галогенные лампы, угольные дуги, инфракрасные излучатели.
Принцип действия основан на нагревании рабочего элемента (чаще всего — проволоки из вольфрама) до температуры, при которой он начинает испускать инфракрасное излучение и видимый свет.
Плюсы:
- обладают хорошей цветопередачей;
- на работу не оказывает влияния внешняя среда;
- не требуют дополнительных устройств для запуска;
- экологичные.
Минусы:
- КПД менее 3 %. Энергия расходуется на разогрев и поддержание нужной температуры вольфрамовой проволоки;
- срок службы не превышает 2000 часов.
Особенность галогенных ламп — более длительный ресурс эксплуатации, около 5000 часов. В колбу устройства вводят специальные галогеновые газы, замедляющие разрушение вольфрамовой нити. Среди плюсов таких ламп — яркий свет, высокое качество цветопередачи.
2. Люминесцентные.
Газоразрядные лампы, лампы с тлеющим разрядом, ртутные лампы с дуговым разрядом низкого и высокого давления.
Электрический импульс создает ультрафиолетовое излучение, при котором наблюдается свечение люминофора в парах ртути.
Плюсы:
- энергопотребление ниже и срок службы дольше, чем у ламп накаливания;
- колбе можно придать любую форму: есть трубчатые, кольцевые и компактные спиралевидные модели;
- хороший уровень световой отдачи.
Минусы:
- требуется дополнительный пускорегулирующий аппарат;
- из-за содержания ртути требуют специальных условий утилизации;
- плохой уровень цветопередачи и мерцание.
3. Смешанного типа.
Специализированные излучатели для прожекторных установок (например, авиационных и корабельных), которые способны функционировать в особых условиях.
В основу работы положен нагрев электрической дуги высокой интенсивности. Не встречаются в свободной продаже. Для запуска требуется сложная схема, обеспечивающая нагрев и поддержание разряда, поэтому энергопотребление высокое.
4. Светодиодные или LED (англ. light-emitting diode, LED)
Источники света на основе свето- или фотодиодов.
Светодиоды — полупроводниковые приборы, излучающие свет при пропускании электрического тока постоянной частоты.
Фотодиоды — под действием лучей света накапливают электроны, создавая электрический потенциал. При пропускании электрического тока в прямом направлении электроны перемещаются с одного энергетического уровня на другой и излучают фотоны.
Современные материалы позволяют дать хорошую яркость и охватить почти весь цветовой спектр, поэтому светодиоды широко применяются в качестве осветительных приборов. Бывают в виде сменных ламп или отдельно выполненных светильников — самостоятельных устройств, состоящих из корпуса, светодиода и электрического драйвера (преобразователя питания).
Плюсы:
- низкая потребляемая мощность,
- длительный срок службы;
- надежны в использовании;
- не требуют специальных условий утилизации.
Минусы:
- высокая цена;
- при выходе из строя одного из элементов, светильник, сделанный в виде самостоятельного устройства, подлежит замене на аналогичный.
Эти недостатки чаще всего компенсируются экономией на электроэнергии и обслуживании (редкая замена ламп), что особенно актуально для уличного освещения.
Сравнительная таблица источников света приведена на рисунке 1.
Рисунок 1.
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:
Схема
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.