Несмотря на растущую популярность светодиодов, лампы накаливания остаются востребованными благодаря своей низкой стоимости. К этой категории относятся не только классические «лампочки Ильича», но и галогенные источники света с цоколями GU4 или GU5,3.
Почему лампы накаливания быстро перегорают?
На рисунке показан диммер для лампы накаливания.
Основная причина выхода из строя — момент включения. Холодная вольфрамовая нить имеет сопротивление в 10 раз ниже, чем разогретая. В первые мгновения после подачи напряжения через спираль протекает мощный импульс тока (до 8 А), что часто приводит к её перегоранию.
Значительно продлить срок службы (в 2-3 раза) помогает устройство плавного включения ламп (УПВЛ). Его задача — обеспечить постепенный, а не мгновенный, рост напряжения на лампе в течение первых секунд после включения. Это исключает опасный токовый удар и позволяет спирали плавно разогреться.
Принцип работы устройства плавного пуска
На схеме показано строение диммера и принцип его работы.
УПВЛ плавно увеличивает фазовый угол подаваемого напряжения в течение 2-3 секунд. При включении через диод сначала проходит отрицательная полуволна, подавая на лампу лишь половину напряжения. В положительный полупериод заряжается конденсатор. Когда напряжение на нём достигает порога срабатывания тиристора (или симистора), на лампу подаётся полное сетевое напряжение, и она загорается на полную яркость.
Готовые устройства плавного включения
На рынке представлено множество моделей УПВЛ от российских и зарубежных производителей. Их стоимость зависит от функционала: одни работают только с лампами накаливания, другие также поддерживают галогенные лампы на 220В. Даже недорогие устройства часто рассчитаны на нагрузку до 300 Вт.
Аналогичную функцию выполняет фазовый регулятор (диммер). Его схема сложнее, но он способен выдерживать бо́льшие нагрузки и часто имеет регулируемую скорость нарастания яркости. Габариты такого устройства определяются радиатором, отводящим тепло от силового элемента.
Все устройства плавного пуска подключаются в разрыв электрической цепи последовательно с лампой (обычно в фазный провод). Время, за которое напряжение достигает максимума, фиксировано и задаётся производителем (обычно до 3 секунд).
Схемы подключения и принципиальные устройства
Для понимания работы УПВЛ полезно изучить его электросхему. Наиболее распространены схемы на тиристорах и симисторах, реже — на полевых транзисторах или специализированных микросхемах.
Схема плавного включения на тиристоре
На рисунке представлена тиристорная схема плавного включения.
Это простая и надёжная схема, которую можно собрать самостоятельно. Лампа здесь служит нагрузкой и токоограничителем для выпрямительного моста. На его плечи подключена цепь из резистора, конденсатора (задающая цепь) и тиристора. Диодный мост необходим из-за особенностей работы тиристора, который проводит ток только в одном направлении.
После подачи питания конденсатор начинает заряжаться через резистор. Когда напряжение на нём достигает порога открытия тиристора, ток начинает протекать через лампу, плавно разогревая спираль. Время разогрева регулируется номиналами конденсатора и резистора.
Схема плавного включения на симисторе
На рисунке показана схема прибора на симисторе.
Использование симистора, который может проводить ток в обоих направлениях, позволяет упростить схему и обойтись без выпрямительного моста. Дроссель (L1) служит для подавления помех при коммутации и в простых схемах может не устанавливаться. Принцип работы аналогичен: задающая цепь (R1, C1) управляет моментом открытия симистора, плавно подавая напряжение на лампу.
Схема на специализированной микросхеме
На фото изображена микросхема КР1182ПМ1.
Для создания компактного и эффективного регулятора можно использовать специализированную микросхему, например, КР1182ПМ1. Она сама может управлять лампой мощностью до 150 Вт. Для управления более мощной нагрузкой или несколькими лампами к выходу микросхемы подключают дополнительный силовой симистор.
Важное предупреждение: Устройства плавного пуска, предназначенные для ламп накаливания, категорически нельзя использовать со светодиодными или люминесцентными лампами. Принцип их работы и схемотехника совершенно разные. Такие лампы уже имеют встроенные или отдельные драйверы, обеспечивающие корректный пуск.
Подключение готового блока защиты
Подключение готового блока защиты к сети не представляет сложности. Способ подключения зависит от напряжения используемых ламп:
- Для ламп на 220 В: Блок защиты подключается последовательно в разрыв фазного провода (полярность не важна), обычно после выключателя.
- Для низковольтных ламп (6-24 В): Если лампы питаются через понижающий трансформатор, блок защиты необходимо устанавливать со стороны первичной обмотки, то есть в цепь 220 В до трансформатора.
Самостоятельное изготовление блока защиты
Блок защиты можно собрать самостоятельно по следующей схеме:
Принцип работы самодельного блока:
- В начальный момент полевой транзистор закрыт. На лампу подаётся стабилизированное низкое напряжение, и она не горит.
- Через резистор R1 и диод VD1 начинает заряжаться конденсатор C1. Напряжение на нём растёт до уровня стабилизации стабилитрона (около 9.1 В).
- При достижении этого напряжения транзистор начинает открываться, сила тока через лампу плавно увеличивается, а напряжение на спирали растёт, обеспечивая её постепенный разогрев.
- Резистор R2 контролирует скорость разрядки конденсатора после отключения питания, подготавливая схему к следующему включению.
Использование такого блока не только продлевает жизнь лампам накаливания, но и устраняет неприятное мерцание в момент включения, делая свет более комфортным.
