Как известно, лампы накаливания перегорают в основном в момент включения. Связано это с тем, что электрическое сопротивление холодной нити накаливания лампы намного меньше сопротивления раскаленной нити. Поэтому, в момент включения, через нить проходит ток, значительно превышающий номинальную величину. Если лампа уже не новая и ее нить со временем стала тоньше, этого повышенного тока достаточно, чтобы в момент включения лампа перегорела.
Для продления срока службы ламп накаливания необходимо обеспечить плавный разогрев нити лампы накаливания, путем постепенного увеличения подаваемого на лампу напряжения. Сделать это можно, включив в цепь питания лампы устройство "плавного пуска".
В Интернете можно найти множество схем для обеспечения плавного включения ламп. В продаже есть и готовые решения, например, реле 405.3787-02, выпускаемое ЗАО "Энергомаш", г. Калуга (фото 2, 3):
Данное реле обеспечивает плавное повышение напряжения питания на нагрузке от нуля до номинальных 12В в течение 1 секунды. При выключении, напряжение также плавно снижается до нуля в течение 1 секунды. Максимальный ток потребления нагрузки составляет 25А (фото 4, 5). Ток потребления стандартной автомобильной галогенной лампы 12В/55Вт составляет около 5А. Как видим, характеристик реле 405.3787-02 с запасом хватает, чтобы обеспечить плавный розжиг до четырех ламп головного света.
21 Мар 2017г | Раздел: Работы читателей
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Просматривая статью о регуляторе мощности паяльника, я сразу вспомнил о давно собранной и хорошо отрекомендовавшей себя схеме плавного включения и выключения освещения, которая была опубликована в журнале Радио №10 1981г., стр.54.
В приведённой конструкции при включении свет за 1,5 – 2 секунды плавно загорается до максимума, а при выключении гаснет так же плавно (как в кинотеатре) за 1,5 – 2 минуты. Эта конструкция очень здорово подходит применительно к ночнику, бра или люстре, правда применяться в светильниках должны только лампы накаливания. Очень важно, что использование предлагаемой схемы намного увеличивает срок службы ламп накаливания, поскольку у них есть характерная особенность очень часто перегорать в момент обычного включения.
Я повторил эту схему с теми же номиналами резисторов, но вместо германиевых транзисторов и диодов использовал кремниевые.
В качестве регулирующего элемента применил тиристор VD5 PCR406J от китайской ёлочной гирлянды, поэтому размеры печатной платы получились 40х30мм, что идеально подходит к размерам коробочки от управления гирляндой.
Чтобы схема работала во всём диапазоне напряжений от 0 до 220 В применён диодный мост VD6 – VD9, составленный из отечественных выпрямительных диодов КД105В. Диоды в развязках VD1 – VD3 я использовал КД522В, но можно использовать и импортный аналог 1N4148. Мощность гасящего резистора R7 уменьшена до 0,5Вт, а номинал увеличен до 68 кОм, все остальные резисторы МЛТ 0,125.
Увеличение номинала гасящего резистора R7 обеспечивает ток стабилизации стабилитрона VD4, основного нагрузочного элемента схемы, в пределах 10–15мА, что является его номинальным током стабилизации. В данном случае схема работает в нормальном режиме без какого-либо нагрева резистора R7.
Напряжение питания после гасящего резистора соответствует напряжению стабилизации стабилитрона VD4 (можно применить стабилитроны Д814 с буквенными индексами А – Д и напряжением стабилизации 7 — 12 В). У меня применён стабистор КС210Б – двуханодный стабилитрон, при использовании которого соблюдать полярность включения не требуется, а вот при применении обычного стабилитрона соблюдать полярность очень важно, так как если ошибиться, то стабилизации напряжения не будет.
При повторении схемы ставилась задача применения транзисторов на кремниевой основе, а так же хотелось максимально уменьшить габаритные размеры печатной платы. В приведенном варианте схема завелась с пол оборота, то есть хочу отметить, что при правильном монтаже и исправности применённых радиоэлементов всё должно заработать сразу.
Настройка минимальная и заключается только в подборке номиналов конденсаторов С1 и С2. Увеличение ёмкости конденсатора С1 приводит к увеличению времени плавного погасания ламп, а уменьшение ёмкости С2 к увеличению времени плавного зажигания ламп. В качестве нагрузки использовалась настольная лампа с мощностью лампы накаливания 40 Вт.
Собранную и проверенную в работе конструкцию прилагаю на фото, но это чисто проверочный вариант, так как при создании собственной конструкции Вам, возможно, придётся применить свою смекалку и адаптировать схему под свой светильник. Если плата упакована в коробочке от ёлочной гирлянды, то её можно расположить около выключателя или спрятать где-нибудь поблизости. Из коробки выходят четыре провода – два на новый выключатель и два к уже установленному.
При мощности нагрузки до 60 Вт предложенный тиристор и диоды себя вполне удовлетворяют, а вот для мощности от 200 Вт и более необходимо применять выпрямительный мост и тиристор, рассчитанные на бóльший ток в соответствии с мощностью светильника. В моём первом варианте нагрузкой схемы была люстра суммарной мощностью 360 Вт и применены диоды Д245 и тиристор КУ202Н, и при этом никаких радиаторов не потребовалось. Сейчас в продаже имеется много мощных диодов, а так же диодных мостов, например KBL406.
Чтобы задействовать установку для работы к уже подключённой люстре необходимо два контакта диодного моста, идущие на переменку (у диодного моста эти выводы обозначены значком «
»), подключить к клеммам выключателя, который должен находиться в разомкнутом состоянии, а так же установить рядом дополнительный выключатель, управляющий работой схемы.
Хочу немного сказать о применяемых транзисторах. В схеме могут работать практически любые транзисторы. Из отечественных вариантов хорошо подойдут КТ502, КТ503, КТ3102, КТ3107 с любым буквенным индексом. У меня для экономии места задействованы VT1, VT4 — КТ315 и VT3 КТ361. Величина коэффициента усиления транзисторов не имеет особого значения, хотя транзистор VT2 КТ3107, управляющий работой генератора импульсов, применён с немного бóльшим коэффициентом усиления h21э. Он поставлен скорее для перестраховки, но КТ502 или КТ361 то же должны работать надёжно.
При создании принципиальной электрической схемы применялась программа «sPlan 6.0», а разводка печати производилась в программе «Layout40». Файл печатной платы можно скачать по этой ссылке.
ВАЖНО! Данная конструкция имеет бестрансформаторное питание, поэтому все операции необходимо проводить при отключённой сети во избежание поражения электрическим током!
Желаю успеха в создании конструкции!
Алексей Жевлаков, г. Москва.
Несмотря на популяризацию светодиодных ламп, их предшественники с нитью накала по-прежнему продолжают освещать миллионы домов, во многом благодаря более низкой розничной цене. В эту категорию можно отнести не только привычные по форме лампы накаливания, но и галогенные источники света с цоколем GU4 и GU5.3 и пр.
Не секрет, что чаще всего лампочки с нитью накала перегорают в момент включения, когда спираль обладает наименьшим электрическим сопротивлением. Изменить ситуацию и продлить срок службы осветительного прибора поможет устройство плавного включения ламп накаливания (УПВЛ). Задача УПВЛ состоит в постепенном увеличении напряжения на нагрузке, исключая резкие броски тока впервые доли секунд после включения.
С УПВЛ можно не бояться частых кратковременных включений.
Организовать плавное включение света у себя в доме несложно. Для этого достаточно купить готовое устройство плавного пуска или сделать его самостоятельно, опираясь на практические наработки радиолюбителей. Рассмотрим оба варианта.
Готовые сборки
Существует множество надёжных устройств от отечественных и зарубежных производителей, которые позволяют реализовать плавное включение и выключение ламп накаливания. Их несложно найти в магазине электротоваров в виде небольших коробочек с надписью: «Устройство плавного пуска галогенных ламп» или «Блок защиты галогенных и стандартных ламп накаливания». Акцент на галогенках сделан ввиду их высокой стоимости в сравнении с обычными лампочками, что должно привлечь больше покупателей. К примеру, УПВЛ на 220В размером со спичечный коробок, способно длительное время выдерживать нагрузку до 300 Вт и стоит порядка 300 рублей. Плавный пуск ламп накаливания можно реализовать через так называемый фазовый регулятор. По сути, это тот же УПВЛ, но рассчитанный на большую нагрузку и имеющий более сложную систему управления. Его габариты определяются размером радиатора, который необходим для отвода тепла от силового элемента схемы (как правило, симистора). Фазовый регулятор приличного качества на 1000 Вт можно приобрести примерно за 600 рублей.
Напряжение на выходе блока для плавного включения освещения на несколько вольт ниже, чем в сети, что дополнительно продлевает продолжительность жизни лампы.
Каждое из устройств, обеспечивающее плавное включение ламп накаливания, включается в электрическую цепь последовательно, то есть в разрыв одного из проводов: фазы или нуля. При этом время нарастания напряжения в нагрузке фиксировано и не регулируется. Оно задаётся изготовителем и может составлять от десятых долей до трёх секунд.
Для тех, кто ставит под сомнение качество промышленных УПВЛ (особенно китайского происхождения), существует множество простых надёжных схем, пригодных для сборки своими руками. Рассмотрим одну из них.
Простая схема для сборки своими руками
Ниже приведенная схема проста в сборке, надежна и примечательна тем, что разработана не только для плавного включения ламп накаливания на 220В, но и для их плавного отключение. А также стоит отметить, что задержка вспышки и затухания задаётся на стадии сборки по собственному усмотрению.
Схема
Принципиальная схема плавного включения ламп накаливания приведена на рисунке ниже. В её основе лежит микросхема КР1182ПМ1 (DIP8), внутри которой размещены два тиристора и две системы управления к ним. Конденсатор С3 и резистор R2 задают длительность плавного включения и выключения соответственно. Симистор VS1 необходим для разделения силовой и управляющей части, а резистор R1 задаёт ток управляющего электрода. С1, С2 – внешние конденсаторы, необходимые для управления работой тиристоров внутри КР1182ПМ1. Цепочка R4, С4 защищает элементы схемы от сетевых помех.
Принцип работы
В исходном положении контакты выключателя SA1 должны быть замкнуты. Этот нюанс следует учитывать во время подключения платы к настенному выключателю. В момент размыкания контактов SA1 конденсатор С3 начинает набирать ёмкость, тем самым запуская в работу системы управления тиристорами. На выходе ИМС через резистор R1 происходит постепенное нарастание тока, который управляет работой силового ключа. Результатом работы системы управления является плавный пуск симистора VS1 и последовательно с ним включённой лампочки EL1.
Скорость нарастания тока на управляющем электроде зависит от номинала конденсатора С3. Чтобы лампа постепенно зажигалась в течение 3 секунд, ёмкость С3 должна составлять 100 мкФ. Для увеличения времени до 10 секунд придётся установить С3 на 470 мкФ. Длительность мягкого отключения задаётся резистором R2. Рекомендуется начать подбор с номинала в 2 кОм.
Печатная плата и детали сборки
Готовую печатную плату из одностороннего текстолита размером 40х45 мм в файле Sprint Layout 6.0 можно скачать здесь. Для повышения защиты в схему добавлен предохранитель FU1 на ток 1А. Плата разработана под следующие номиналы радиоэлементов:
- DA1 – КР1182ПМ1;
- С1,С2 – 1 мкФ-16В (полярный);
- С3 – 470 мкФ-16В (полярный);
- С4 – 0,1 мкФ-630В (неполярный);
- R1 – 470 Ом-0,25 Вт±5%;
- R2 – 3 кОм-0,25 Вт±5%;
- R4 – 51 Ом-0,25 Вт±5%;
- VS1 – КУ208Г.
Использование устройств, обеспечивающих плавное включение ламп накаливания, приносит пользу людям уже несколько десятков лет. С помощью УПВЛ срок службы лампочек с нитью накала увеличивается как минимум на 40%. Что касается приведенной выше схемы, то ее работоспособность и безотказность проверена на собственном опыте.
Источник: