Устройство плавного включения ламп накаливания: схемы и принцип работы

alexxlabРазное
Как работает устройство плавного включения ламп накаливания. Какие существуют схемы для плавного пуска ламп. Каковы преимущества использования УПВЛ для продления срока службы ламп. Как самостоятельно собрать устройство плавного включения света.

Содержание

Принцип работы устройства плавного включения ламп накаливания

Устройство плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) предназначено для продления срока службы ламп за счет ограничения пускового тока. Как оно работает?

  • При включении холодная нить лампы имеет низкое сопротивление
  • Возникает скачок тока, в 10-15 раз превышающий номинальный
  • Этот бросок тока сокращает срок службы лампы
  • УПВЛ плавно увеличивает напряжение на лампе с 0 до номинального за 1-3 секунды
  • Нить постепенно нагревается, ток нарастает плавно
  • Исключается термоудар нити накала

Таким образом, УПВЛ создает щадящий режим включения, значительно продлевая срок службы ламп накаливания.

Основные схемы устройств плавного включения

Существует несколько типовых схем УПВЛ:


1. На симисторе и RC-цепочке

Простейшая схема состоит из:

  • Симистора
  • RC-цепочки для задержки открытия симистора
  • Диодного моста

При включении конденсатор заряжается через резистор, постепенно открывая симистор и увеличивая напряжение на лампе.

2. На микросхеме-регуляторе

Более сложная схема использует специализированную микросхему, например K1182PM1, которая обеспечивает:

  • Плавный пуск с заданным временем нарастания
  • Стабилизацию напряжения на лампе
  • Защиту от перегрузки

Такие схемы более надежны и функциональны.

3. На микроконтроллере

Современные схемы на микроконтроллерах позволяют реализовать:

  • Программируемое время плавного пуска
  • Различные алгоритмы управления
  • Дополнительные функции (диммирование, таймер и т.д.)

Это наиболее гибкие, но и сложные в изготовлении устройства.

Преимущества использования УПВЛ

Применение устройств плавного включения дает ряд важных преимуществ:

  • Увеличение срока службы ламп в 2-4 раза
  • Снижение нагрузки на электросеть в момент включения
  • Уменьшение вероятности перегорания предохранителей
  • Плавное зажигание, комфортное для глаз
  • Возможность регулировки яркости (для некоторых схем)

Это делает УПВЛ полезным дополнением для любых светильников с лампами накаливания.


Как собрать простое устройство плавного включения своими руками

Для самостоятельной сборки простейшего УПВЛ потребуются:

  • Симистор BTA16-600B
  • Резистор 100 кОм
  • Конденсатор 0.1 мкФ
  • Диодный мост на 1А

Порядок сборки:

  1. Соединить компоненты по схеме
  2. Поместить устройство в монтажную коробку
  3. Подключить вход к фазному проводу
  4. Выход соединить с лампой
  5. Проверить работу, при необходимости подобрать номиналы RC-цепочки

Такое простое устройство обеспечит базовую защиту ламп от пусковых токов.

Готовые устройства плавного включения

На рынке представлен ряд готовых УПВЛ от разных производителей:

  • Uniel UCH-P002-G3-500W-SL — до 500 Вт, с регулировкой
  • Feron DS-106 — до 600 Вт, компактный
  • Camelion LN-201 — до 60 Вт, для настольных ламп
  • Гранит БЗ-300 — промышленное исполнение, до 300 Вт

Готовые устройства удобны в установке и обеспечивают надежную защиту ламп.

Особенности применения УПВЛ с разными типами ламп

УПВЛ разрабатывались для ламп накаливания, но могут использоваться и с другими типами ламп:


  • Галогенные лампы — полностью совместимы
  • Люминесцентные — не рекомендуется, могут выйти из строя
  • Светодиодные — не требуют УПВЛ, но некоторые модели совместимы
  • Энергосберегающие — несовместимы, выходят из строя

Перед установкой УПВЛ необходимо убедиться в совместимости с конкретным типом ламп.

Проблемы при использовании УПВЛ и их решение

При эксплуатации УПВЛ могут возникать некоторые проблемы:

Мерцание ламп

Причины:

  • Неправильно подобранные компоненты схемы
  • Несовместимость с типом ламп

Решение: Подобрать номиналы RC-цепи или заменить УПВЛ.

Выход из строя УПВЛ

Причины:

  • Превышение допустимой мощности
  • Скачки напряжения в сети

Решение: Использовать УПВЛ с запасом по мощности, установить стабилизатор напряжения.

Нагрев устройства

Причины:

  • Нормальный режим работы мощных УПВЛ
  • Неисправность компонентов

Решение: Обеспечить вентиляцию, при сильном нагреве проверить исправность.

Перспективы развития технологий плавного включения

Технологии плавного пуска продолжают совершенствоваться:


  • Интеграция УПВЛ в умные системы освещения
  • Разработка адаптивных алгоритмов управления
  • Миниатюризация устройств
  • Повышение энергоэффективности
  • Расширение совместимости с разными типами ламп

Это позволит сделать технологию плавного включения еще более востребованной и эффективной.


Плавный пуск ламп накаливания

Наверное, многие замечали, что лампа накаливания сгорает в основном при включении. Происходит это потому, что в момент включения холодная нить накала лампы имеет низкое сопротивление, возникает скачок тока превышающий рабочий ток лампы. Именно этот скачок тока губительно влияет на лампу, уменьшая срок её службы. Для того, чтобы продлить и увеличить срок службы лампы, нужно устройство которое в момент включения будет плавно увеличивать ток от минимального до номинального значения. Существуют множество схем и готовых устройств, предлагаю свой вариант устройства для увеличения срока службы ламп накаливания, которое без труда можно собрать самостоятельно.

Схема

Технические характеристики при указанных на схеме номиналах

  • Мощность нагрузки: 500Вт*
  • Входное рабочее напряжение:  ~ 230В
  • Выходное напряжение:  около ~ 200В
  • Время плавного нарастания напряжения от 0 до 200В: около 3 секунд
  • Время восстановления после выключения: около 30 секунд*

Заметки

Мощность применённой лампы накаливания будет зависеть от охлаждения симистора, при нагрузке до 150 Вт можно обойтись без радиатора.

В сравнении с устройствами на микроконтроллерах, данный тип устройства имеет основной недостаток в виде необходимости восстановления. Дело в том, что именно время заряда разряженной ёмкости конденсатора C1, задаёт время плавного нарастания напряжения на выходе устройства, а после выключения устройства, время разряда ёмкости конденсатора C1 через R1 составляет примерно 25-30 секунд. На деле получается, если включать/выключать устройство с интервалом меньше 10 секунд, то скорость нарастания напряжения на лампе будет высокая, не будет эффекта плавного включения.

Так же, в момент включения наблюдается нелинейность скорости нарастания напряжения (это не критично и недостатком не является). К примеру, за 1 секунду напряжение поднимается с  0 до 70В, за 0.5 секунд с 70 до 120В , за 1.5 секунды с 120 до 200В .

Настройка и монтаж

Уменьшая сопротивление R1, уменьшается время восстановления устройства, но при этом уменьшается рабочее напряжение на лампе накаливания. При уменьшении сопротивления R2, время плавного нарастания напряжения на лампе уменьшается, при этом рабочее напряжение увеличивается. Так же, увеличением емкости C1 можно увеличить время плавного нарастания напряжения, но время восстановления устройства увеличится. Советую настраивать устройство резистором R2, его нужно подобрать так, чтобы на конденсаторе C1 напряжение  было примерно 4,5В.

Обратите внимание, C3 я подпаял навесным монтажом, поскольку не сразу выявил, что он необходим в данном устройстве, при желании его можно легко добавить на плату.

Всем удачи! Будьте осторожны с высоким напряжением!

Список радиоэлементов
ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнот
VS1Симистор

BT136-600E

1Поиск в магазине ОтронВ блокнот
VD1, VD2Выпрямительный диод

1N4148

2Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C1Электролитический конденсатор1000мкФ 6. 3В1Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2Электролитический конденсатор47мкФ 50В1Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C3Конденсатор10-22нФ 630В1МеталлопленочныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R1Резистор

22 кОм

1Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2Резистор

1.5 кОм

1*Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R3Резистор

27 кОм

10. 5ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:
  • Sprint-Layout
  • Освещение

Плавное включение света в квартире. Устройства плавного включения (УПВЛ) ламп накаливания

Статьи

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:

  • DA1 — регулятор фаз;
  • С1, С2, С3 — конденсаторы;
  • VS1 — симистор;
  • R1 — резистор;
  • SA1 — ключ;
  • VS1 — электрод;
  • EL1 — лампа;
  • ВТА12 — симистор.

Как же создается плавное включение света? DA1 — тиристорная микросхема со схемой управления из С1 и С2, VS1. R1 ограничивает ток через VS1. Устройство работает, когда SA1 разомкнут, С3 заряжается и запускает схему управления тиристорами. На выходе из него ток будет увеличиваться, пока не достигнет своего номинального значения. В EL1 напряжение также растет медленно с 6 В до 230 В. Время до полного включения лампы зависит от С3. При выключении SA1, С3 разряжается на R2, а напряжение постепенно падает от 230 В до 0. Период полного погашения лампы прямо пропорционально зависит от значения R2. С4 и R4 выполняют функцию защиты схемы от помех, а HL1 и R3 выполняют подсветку выключателя.

Значения С3 мкФ и времени срабатывания EL1:

  • 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 220 В должно первым поступать на него, а далее по цепи на всю сеть освещения.

При монтаже устройства плавного включения света необходимо придерживаться строгих правил:

  1. Доступность для ремонта.
  2. 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:

  1. Вход УПВЛ подключают от фазы до светильника, он выполняет функцию посредника между проводом, подключающим осветительный прибор.
  2. Выход от него соединяют с другим концом провода, ведущего к лампе.
  3. Контроль работоспособности и правильной настройки устройства заключается в проверке светильника в начале пуска. В течение примерно 3-5 секунд видно, как яркое освещение становится более тусклым — это говорит о правильной работе защитного блока.
  4. При выполнении работ по монтажу необходимо строго соблюдать правила безопасности при эксплуатации и ремонте электрооборудования, а также подобрать мощность прибора, которой будет достаточно для подключения выбранного количества приборов и оборудования.

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 Q1 и Q2 закрыты, резистор R3 снижает токовую нагрузку D1. R1, диоды полевых транзисторов заряжают C1. Q1 и Q2 включаются при 5 В, шунтируя R3, 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:

  1. Габариты: 75*68*33.
  2. Температура эксплуатации: -30 оС до +55 оС.
  3. Диапазон регулировки нагрузки, %: 0-100.
  4. Диапазон регулировки мощности, Вт: 0-3000.
  5. Комплект: блок BM071, документация.
  6. Функция: плавный запуск электрооборудования.

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 (XS1 или XS2), 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:

  • напряжение сети до 240 В;
  • максимальная нагрузка до 230 В;
  • рабочая температура -15 оС… +35 оС;
  • «Гранит БЗ» подключается последовательно с лампами 220 В.

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.

Автор:

Онлайн-заявка на кредит

Soft-Start улучшает светодиодный драйвер | Аналоговые устройства