Лампы накаливания постепенно уходят в прошлое, их место занимают современные энергосберегающие приборы, требующие минимум электроэнергии. У потребителя спросом пользуются LED-лампы, которые дешевы, экономичны, долговечны. При их подключении к общей сети энергоснабжения могут возникнуть отдельные трудности.
Монтируя выключатель с подсветкой для светодиодных ламп, можно заметить, что в результате осветительный прибор начинает моргать или постоянно светить тусклым светом.
Как устроена светодиодная лампа
Чтобы понять причину неправильной работы светодиодов, необходимо разобраться, как устроен светодиодный осветительный прибор.
По внешнему виду бытовая энергосберегающая лампа 220 В не отличается от обычной лампочки накаливания. Разница заключается во внутренней конструкции. Светодиодная лампа имеет:
- цоколь;
- корпус, который выступает и радиатором устройства;
- плата управления и питания;
- светодиодная плата;
- колпак лампы.
Кроме обычных элементов конструкции, светодиодный светильник оборудован блоком питания и управления, потому что LED-устройства не могут работать от переменного тока. Лампа с напряжением 220 В, запитанная от сети переменного тока, где сила тока 1 ампер, просто сгорит. В цоколь прибора встроена полупроводниковая схема, выпрямляющая ток и понижающая напряжение.
В простых световых приборах используется блок питания, изготовленный на основе неполярного конденсатора, который не может полноценно обеспечить совместимость электрического напряжения с лампой. Их ресурс невелик.
В лампах среднего ценового диапазона дополнительно используется комбинация резистора с конденсатором. В дорогих светодиодных устройствах производитель будет устанавливать в корпус микросхемы, которые более качественно сглаживают напряжение.
Влияние выключателя с подсветкой на LED-лампу
Если светодиодная лампа мерцает в выключенном состоянии, проверьте наличие у выключателя подсветки, индикатора, который представлен небольшой неоновой или светодиодной лампочкой. Если таковая имеется, дело именно в ней.
Индикатор включается, если освещение выключено, а электрическая цепь разорвана. Схема построена так, что подсветка подключена к выключателю параллельно. Когда мы гасим освещение, ток поступает к индикатору. Электричество движется по кругу, от сети к подсветке выключателя, затем к светильнику и обратно к сети. Это напряжение позволяет заряжать конденсатор, который есть в большинстве LED-светильников. В итоге конденсатор пытается включить лампу, но заряда слишком мало, поэтому в осветительном приборе возникает мерцание или светодиод может постоянно слабо гореть.
Как решить проблему мерцания LED-светильников
Самый простой и эффективный способ вернуть светильнику стабильное состояние — замена выключателя на новый, без индикатора. При желании можно отключить неоновую или светодиодную подсветку путем перекусывания жилы питания. Если вы не понимаете, какой провод отсоединять, лучше этого не делать.
Некоторые умельцы добавляют в цепь осветительного прибора лампу накаливания, которая будет забирать на себя ток, идущий на зарядку конденсатора, исключая запуск светодиода. Однако тут есть два минуса: потребление электроэнергии прибора возрастет, да и установить в стандартный светильник дополнительную лампу не просто. Но в целом идея хорошая.
Разбирающиеся в теме люди советуют подключить к цепи электроснабжения лампы резистор небольших размеров, который хорошо забирает напряжение. Мощность резистора должна составлять 2 Вт. Лучше подключать резистор сопротивлением 50 кОм в районе патрона или распределительной коробки, соединяя контакты клеммной колодкой и изолируя термоусадочной трубкой. Не забываем предварительно отключить питание электросети. Не следует использовать номинал резистора больше рекомендуемого во избежание лишних энергозатрат.
Существует еще один способ избавиться от мерцания ламп. Нужно подключить индикатор выключателя к электросети отдельным проводом. Операция проста, но требует дополнительных соединений проводов, что не каждый владелец помещения сможет сделать самостоятельно.
Выбирая способ решения проблемы, советуем остановиться на отключении подсветки от электросети или на последнем варианте с установкой токоограничивающего резистора, который стоит несколько рублей и легко прячется в светильнике. Минимум расходных материалов и немного умения, и ваш энергосберегающий светильник будет работать нормально.
Помните, что слабое свечение светодиодного прибора не означает его неисправность. Энергосберегающие лампы нужно покупать немного больше того номинала, который требуется. Меняя лампу накаливания в 60 Вт, приобретайте LED-светильник мощностью 8 Вт.
Сопротивление и мощность резистора
Вышеприведенные параметры резистора соответствуют напряжению сети 220 В. Бывает, что светодиодный светильник запитан от линии другого номинала. Тогда придется сделать расчет сопротивления и мощности резистора самостоятельно.
Сопротивление считаем по формуле R=∆U/I, в которой ∆U — разность между реальным напряжением в линии электроснабжения устройства и напряжением лампы, I — сила тока светодиода.
Лампочка будет работать нормально, если номинал резистора находится в пределах 150 – 510 кОм.
Мощность считаем по формуле P=∆U×I, где буквенные значения аналогичны вышеприведенным пояснениям.
Зная эти формулы, легко сделать необходимые вычисления номинала резистора.
Другие причины мерцания
Вышеперечисленные способы устранения мерцания светильников со светодиодными лампами имеют отношение к выключателю. Но бывают исключения, когда свет мерцает, а выключатель соответствует требованиям.
Причины:
- Некачественная энергосберегающая лампочка. Чаще отмечается у дешевой продукции китайского производства, когда светильник уже с завода имеет брак. Придется вновь потратиться и купить хорошую лампу.
- Закончился ресурс эксплуатации диодного прибора освещения. Возможно, вышел из строя элемент микросхемы. В результате лампа светится, но моргает и потрескивает. Не нужно думать, что если заводом-изготовителем предусмотрен почти 10-ти летний срок эксплуатации продукции, лампа должна проработать все время. Ресурс даже качественного прибора значительно снижается, если в сети периодически появляются перепады напряжения или устройство работает в условиях температур, выходящих за нормы, определенные конструкторами.
В заключение нужно отметить, что если отложить поиск решения причины мерцания лампочки, энергосберегающий прибор скоро выйдет из строя.
LED-светильники устроены так, что каждое моргание — включение прибора. Эксплуатационный ресурс ламп привязан к количеству включений/выключений: чем чаще мерцание, тем быстрее она сгорит. На время ремонта осветительного прибора можно заменить светодиод лампой накаливания или временно установить обычный выключатель.
220.guru
Мигание светодиодных ламп как избавиться от проблемы
Приветствую всех посетителей на сайте «Электрик в доме». Сегодня хочу рассмотреть вопрос почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии и как избавиться от проблемы, который как оказалось тревожит многих пользователей. Вопрос, казалось бы, простой, но почему то у многих возникают трудности с решением. Эта статья будет дополнением ранее опубликованной на эту же тему. Если помните, то в прошлой статье мы рассматривали причину мигания энергосберегающих ламп. Для решения проблемы использовали резистор. Подключался он параллельно лампе, что в свою очередь решало проблему с миганием энергосберегайки.
На моем видео канале Ютуб есть даже видео как устранить проблему. Но комментариев приходит очень много. Видно, что людям не понятно как избавиться от проблемы. Одним понравился способ решения с помощью резистора, другим нет. Многие ищут решение в демонтаже подсветки на выключателе. Некоторые советуют поставить параллельно светодиодной лампе обычную лампу накаливания. Это конечно решит проблему мигания, но не всем такой вариант подойдет.
На сегодняшний день энергосберегающие лампы вытесняются светодиодными аналогами. Но проблема остается, при отключении выключателя возникает эффект мигание светодиодных ламп как избавиться от этой проблемы рассмотрим в данной статье.
Сразу хочу сказать что эффект мигание лампы в выключенном состоянии наблюдается не зависимо от того энергосберегающая лампа или светодиодная. Поэтому данный способ решения можно применять к любым видам ламп.
Более качественные светодиодные лампы не мигают, но такие экземпляры стоят соответственно дороже. Не каждый может позволить себе купить лампочку за 10 долларов. А если учесть что таких лампочек требуется 5-6 штук на квартиру, то цена вообще получается непосильной для семейного бюджета.
Светодиодная лампа моргает после выключения – решение проблемы
Как вы помните, причина мигания энергосберегающих и светодиодных ламп при подключении их через выключатель с подсветкой кроется в электронной схеме лампы. А точнее в сглаживающем конденсаторе. Когда лампа подключается через выключатель с подсветкой, через диодный индикатор подсветки в отключенном состоянии выключателя протекает ток. Этот ток небольшой, сотые части ампера, но его хватает для подзарядки сглаживающего конденсатора в схеме лампы.
Как только этот конденсатор набирает достаточное количество заряда, он пытается запустить схему питания, но заряда хватает лишь на короткий импульс, лампа вспыхивает и гаснет. По мере заряда конденсатора процесс повторяется, в результате чего мы и наблюдаем мигающую лампу.
Здесь я приведу наиболее распространенные варианты, которые приводят к миганию ламп и способы их решения.
1) Одноклавишный выключатель с подсветкой
Самая простая схема подключения — один выключатель с подсветкой одна светодиодная лампочка. Лампочек может быть и больше (например трех- или пяти- рожковая люстра) главное, чтобы они все подключались через одноклавишный выключатель.
Итак, мигание светодиодных ламп как избавиться от проблемы при такой схеме? Как я уже упомянул выше, в прошлой статье способом решения проблемы мигания энергосберегающих ламп был резистор мощностью 2 Вт сопротивлением 50 кОм. Сегодня рассмотрим другой способ, как можно решить данную проблему с помощью конденсатора.
Я применяю конденсаторы на напряжение 630 В и емкостью 0.1 мкФ. Многие советуют применять конденсаторы на 220 Вольт. Я считаю это не совсем правильно, так как такой конденсатор может не выдержать напряжения сети и в один прекрасный момент выйдет из строя. Не обязательно, что это случится сразу после подключения, возможно пройдет некоторый промежуток времени (все зависит от качества).
Почему я так думаю? Все знают, что напряжение в сети равно 220 Вольт. А какое это напряжение? Правильно действующее! А чему равно действующее напряжение. Максимальное значение напряжения (амплитудное) разделенное на корень из двух. А амплитудное значение напряжения в свою очередь равно: корень из двух умножить на 220 В. То есть при нормальной работе в сети 220 Вольт амплитудное значение напряжения равно 311 Вольт. И конденсатор который рассчитан на напряжение 220 В может попросту лопнуть при таком значении амплитудного напряжения.
Итак, если у Вас мигает светодиодная лампа одним из способов решением проблемы, может стать керамический конденсатор 630 Вольт, 0.1 мкФ.
Подключаем конденсатор параллельно лампе. Для удобства можно напаять провода к ножкам. Полярности конденсатор не имеет, поэтому без разницы как его подключать (фаза — ноль), главное чтобы он был подключен параллельно с лампой.
Сделать это можно непосредственно на плафоне если это точечный светильник, если это люстра то под декоративной тарелкой люстры, в распределительной коробке и т.п. То есть основная задача скрыть его от глаз, а как вы это будете делать это уже без разницы.
Для наглядности я решил показать как можно подключить конденсатор в распределительной коробке и непосредственно в плафоне (люстре). Первый вариант размещение конденсатора в распредкоробке.
Когда выключатель включен, лампа работает без замечаний, конденсатор не греется — все нормально.
Второй вариант, подключение конденсатора непосредственно в плафоне:
Проверяем работоспособность всей схемы, все работает:
2) Двухклавишный выключатель с подсветкой
Следующим вариантом рассмотрим схему подключения, когда освещение разделено на несколько групп. Например, когда светодиодные точечные светильники разделены на две группы и управляются через двухклавишный выключатель. Или просто двойным выключателем управляется освещение в двух разных комнатах.
Большинство пользователей решают проблему подключением конденсатора к одной лампе (группе) забывая о том, что подсветки две. Потом удивляются, почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии, я же конденсатор установил?
Если при такой схеме подключения в каждую группу вкрутить по светодиодной лампочке, то они начнут мигать, не зависимо друг от друга. Это происходит, потому что на каждую лампочку (каждую группу) воздействует свой индикатор подсветки в выключателе.
Выключатель двухклавишный, поэтому как вы понимаете световых индикаций тоже две. Соответственно нужно устанавливать не один конденсатор, а два, каждый на свою группу.
| Кстати, Вы наверное заметили что у выключателя фирмы Lezard клавиши расположены наоборот. Включение происходит не вверх, а вниз. |
3) Неправильная схема подключения
Еще одной причиной, почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии, может стать неправильная схема подключения. Причем такая проблема может возникнуть, даже если выключатель будет без подсветки. Что я имею в виду под выражением неправильная схема.
Все мы знаем, что при расключении проводов в распределительной коробке схема собирается таким образом, чтобы на выключатель шла фаза. Ноль напрямую подключается к лампочке (люстре). Это делается в целях безопасности. Если подключение выполнено наоборот, таким образом, что именно фазный провод подключается к светильнику напрямую, может возникнуть эффект мигания при отключенном выключателе.
За счет того что цоколь лампы всегда находится под потенциалом, конденсатор постоянно заряжается и при отключенном выключателе мы наблюдаем тот же эффект что и с выключателем с подсветкой.
Бывает так, что человек намеренно ставит выключатели без подсветки, чтобы избавиться от мигания светодиодных ламп, а после установки получает противоположный эффект. Многих это вводит в ступор, почему так происходит. Это часто можно наблюдать особенно в домах со старой электропроводкой. Раньше при сборке распределительных коробок на этот счет не очень переживали.
| Есть спецы, у которых установлен выключатель с подсветкой, и чтобы уйти от проблемы мигания светодиодных ламп они специально меняют местами фазу и ноль. Но это как вы поняли, не поможет, и лампа будет мигать в обоих случаях. |
4) Наведенное напряжение в электропроводке
И еще один вариант, который может привести к миганию светодиодных ламп – наведенное напряжение в электропроводке.
Когда в штробе проложено несколько магистралей электропроводки, да и еще с хорошей нагрузкой на отключенных участках проводки может возникнуть наведенное напряжение. Его значения может вполне хватить для того чтобы лампа начала мигать. Причем такое может возникнуть, даже если выключатель будет без подсветки и схема подключения будет правильной.
Или как бывает, некоторые умельцы чтобы сэкономить на кабеле прокладывают один четырех или пяти- жильный кабель и подключают две жилы (фазу и ноль) к одному потребителю, а остальные жилы к другому. Получается, что одним кабелем питается два потребителя. В этом случае если один из потребителей будет работать, а другой будет отключен, на его контактах может возникнуть наведенное напряжение.
А на сегодня все, думаю я рассмотрел все варианты, при которых может возникнуть мигание светодиодных ламп как избавиться от данной проблемы, тоже надеюсь понятно. Уверен, что данная статья поможет Вам или уже помогла решить этот вопрос.
electricvdome.ru
Неоновый индикатор
Большинство моделей выключателя работают с лампочкой неонового типа. Как она выглядит? Лампочка выглядит как баллон из стекла, в котором находится неон. На расстоянии расположены электроды. В приборе небольшое давление. Если его измерить, то оно с трудом достигнет нескольких десятых долей столба. В подобной среде между деталями при подаче электрического тока происходит тлеющий разряд. Что означает это словосочетание? Молекулы газы подсвечиваются. Если учитывать, что модели между собой отличаются цветом данного наполнителя, то варианты могут быть самими разными: красными, сине-зелеными и так далее.«>
Светодиодная подсветка
Нередко выключатели производятся с подсветкой, которую обеспечивают светодиоды. Непосредственно оттенок появляется сразу же, как в прибор начинает попадать электрический ток. Цвет напрямую зависит от того, из чего диод создан, а также от напряжения, которое подается в выключатель.
Что собой представляют светодиоды? Они являются результатом объединения двух полупроводников. При этом они обязательно различных типов. Такой переход называется электронно-дырочным. Оттенок появляется сразу же после того, как начнется подача прямого тока. Излучение света является результатом рекомбинации зарядов в проводниках.
Каждый человек знает, что любой прибор имеет отрицательные и положительные заряды тока. Во время подачи электрического поля вторые преодолевают переход и соединяются с первыми. После этого происходит подача энергии, часть которой необходима для получения цветового эффекта. Если говорить о конструкции светодиода, то она металлическая. Зачастую устройства делаются из меди. На основании закреплены полупроводники – один анод, второй катод. Тут же находится рефлектор из алюминия. На нем расположилась линза. Производители заботятся о том, чтобы лишнее тепло могло свободно выводиться из корпуса. При этом «тепловой коридор» должен иметь небольшие размеры. Работающие в нем полупроводники не выходят за его границы, иначе светодиодная лампа с выключателем с подсветкой быстро сломается и будет непригодна к использованию.«>
Технические особенности
Данные детали при увеличении температуры уменьшают свое сопротивление, если сравнивать с металлическими компонентами. К сожалению, это имеет недостатки – сила тока может увеличиться до неконтролируемых показателей. Это же происходит с нагревом, соответственно, через время после работы в таком пике диод выходит из строя. Также такая деталь сильно чувствительна к увеличению напряжения, поэтому даже самый небольшой импульс может сломать его. Соответственно, производитель должен максимально точно подбирать резисторы. Более того, диод может сломаться при напряжении обратной полярности. Следует заметить, что этот компонент справляется лишь с прохождением тока в прямой последовательности.
Даже с подобными недостатками выключатели с диодами пользуются спросом.«>
Применение конденсатора
Гасящим элементом считается конденсатор. Если сравнивать его с резистором, то он получил реактивное сопротивление. Соответственно, при использовании такого элемента в приборе не будет выделяться лишнее тепло. Во время движения электронов по резистору, а точнее, его лицевой стороне, молекулы деталей сталкиваются между собой. Из-за этого передается кинетическая энергия. Именно она вызывает нагревание. Ток при этом получает сильное сопротивление. Если светодиодная лампа подключена к выключателю с подсветкой, то она может быстро выйти из строя.
Во время использования конденсатора происходят другие процессы. Его конструкция существенно отличается от вышеописанного варианта. Конденсаторы имеют две пластины из металла, которые делятся диэлектриками. Благодаря такому решению заряд может сохраняться длительное время. При этом его можно заряжать и разряжать. После таких манипуляций в цепи находится переменный ток.
Совместимость
Для светодиодных ламп нередко устанавливают выключатели с подсветкой. Как уже было понятно, такие устройства популярны и удобны. Хоть и происходит применение с вышеописанной моделью, все же с большинством современных источников света могут возникать проблемы. Светодиодная лампа с выключателем с подсветкой часто ломается.
Проявление несовместимости
В чем может проявляться несовместимость? Через длительный срок эксплуатации светильник может сам по себе вспыхивать, равномерно или же хаотично светиться. Причем данный нюанс относится к любым светильникам светодиодного типа. Мерцание может быть также причиной большой мощности, особенно если она составляет 100 Вт и более. Почему такие светильники несовместимы с выключателями? Зачастую проблема возникает из-за энергосбережения. Светильники работают от постоянного напряжения. Соответственно, любой такой прибор будет иметь выпрямитель и сеть переменного напряжения. Совместимость светодиодных ламп и выключателей с подсветкой — достаточно сложный вопрос.
При этом нужно сказать, что конденсатор имеет выпрямитель. Он необходим для сглаживания пульсаций. Если светильник выключен, ток все равно будет поступать, хоть и в небольшом количестве. Поэтому светильник будет мерцать или светиться даже в ночной период.
Стоит ли подключать их вместе и как сделать это правильно
Мерцание, о котором шла речь выше, не совсем подходит таким помещениям, как спальня или детская. К тому же при неправильном ведении эксплуатации человек может столкнуться с тем, что подсветка перестала работать за короткий срок. Эта проблема исправима. Будет достаточно отключить мерцание. Как это сделать? Необходимо вмонтировать выключатель так, чтобы подсветка была исключена. Покупатели отмечают, что способ не сильно удобный, так как отсвечивание достаточно полезно. Оно сможет помочь с легкостью включать свет в помещении самостоятельно. Если мигает выключатель с подсветкой и светодиодная лампа, то следует обратить внимание – скорее всего, поврежден контакт.«>
Нюансы использования
Если монтаж провести неправильно, то диод может перестать работать практически сразу же. К тому же оставлять его в подобной форме запрещено. Это небезопасно. Если во время работы выключатель не отсекает фазы, то подобное следует сразу же переделать. Лучше всего монтаж доверить знающему человеку, если нет никакого опыта в подобной сфере. При желании можно поставить обычную лампу накаливания вместе с энергосберегающей моделью. Если монтаж произведен таким образом, то ток проходит через индикаторную цепь. После этого следует продолжать эксплуатацию прибора. Ток будет проходить через нить канала. Недостатком такого способа применения считается, что данный метод плохо сказывается на энергосбережении.
Такой же принцип работы используется при шунтировании резистора. Подключение при этом является параллельным. Приспособление никак не будет влить не человека. Рабочий стол, освещение и так далее заряжаются через резистор. При этом последний должен иметь мощность в 2 Вт, а сопротивление – в 50 кОм.
Созданы также лампы, которые работают на светодиодах. Покупателям нравятся такие приборы за счет того, что имеется пульт с подсветкой в комплекте. Приспособление включается около 2 секунд.«>
Недостаток
Есть еще один недостаток выключателей с подсветкой и светодиодной лампы (моргают — это не единственный минус), он заключается в ценовой категории. Их мощность и другие показатели могут быть примерно одинаковыми, а вот стоимость — нет. Когда человек выбирает коммутатор, следует понимать, что не все светильники и лампы способны работать с ним. К тому же все модели и их проблемы с совместимостью могут подчиняться небольшим манипуляциям, которые позволяют устранить неполадки. Соответственно, отказываться от самого индикатора, переключателя или лампы не стоит. Имеется большое количество инструкций по этому поводу.
Итоги
Как уже понятно, светодиодные лампы с выключателем с подсветкой не являются одинаковыми. Они и могут быть одинаковыми или же похожими, все же конструкции и используемые детали отличаются. На это стоит обратить особое внимание.
www.syl.ru
Зависнув на работе на две недели без выходных, решил посвятить часть времени написанию серии постов о таких, казалось бы незначительных деталях, которые часто выпадают из поля зрения покупателя при выборе систем освещения в квартиру или дом. К сожалению, иногда упущение какой-нибудь малости вполне способно впоследствии испортить результат значительных и зачастую недешевых усилий.
Вот, например, такая простая вещь, как выключатель, в клавишу которого встроена подсветка. Прокладку проводов и выбор выключателей, обычно, выполняют на ранней стадии ремонта, задолго до того, когда подойдет очередь выбирать и монтировать освещение. Поэтому, придя в магазин за светильниками вы уже и не вспоминаете, какие у вас установлены выключатели, с подсветкой или без. А это, оказывается достаточно важно.
Дело в том, что многие современные источники света плохо сочетаются в выключателями, имеющими подсветку. В частности такие выключатели противопоказаны для:
— компактных люминесцентных (энергосберегающих) ламп,
— люминесцентных светильников с электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА),
— светодиодных лент, электропитание которых осуществляется от специальных блоков,
— светодиодных ламп и светильников, питающихся как от источников пониженного напряжения (12, 24 В), так и от источников тока (драйверов),
— даже при применении светодиодных ламп прямого включения (на 220 В), наличие подсветки в выключателе иногда приводит к странным труднообъяснимым явлениям.
Несовместимость с энергосберегающими лампами может выражаться, например, в том, что после выключения лампа продолжает испускать слабое пульсирующее свечение, или периодически ярко вспыхивать. Как правило эти явления постепенно затухают, по мере остывания лампы, но могут продолжаться довольно долго.
Люминесцентные светильники могут периодически вспыхивать и тут же гаснуть. Светодиодная лента, как правило продолжает светиться слабым равномерным светом.
По сути, выключатели с подсветкой не доставляют хлопот только при использовании с обычными лампами накаливания и галогенными лампами (которые то же являются лампами накаливания). Еще экспериментально установлено, что описываемые здесь эффекты перестают сказываться при использовании светодиодных лент с блоками питания мощностью выше 100 Вт. Бывают и другие исключения.
Проблема решается несложно — достаточно удалить элемент подсветки из клавиши выключателя. Но, как показывает практика, именно это сделать бывает мучительно больно для покупателя. Еще один способ избавиться от неприятных явлений — подключить параллельно лампу накаливания, которая выполнит роль шунтирующего сопротивления и замкнет на себя остаточный ток подсветки выключателя (но она будет загораться вместе с другими светильниками).
Собственно все это я к тому: пожалуйста, при выборе светильников, ламп и блоков питания предупреждайте продавца о том, что вы непременно хотите использовать выключатель с подсветкой!
avkost1955.livejournal.com
Неоновый индикатор
Во многих выключателях используют неоновую лампочку в качестве индикатора, она представляет собой чаще всего стеклянный баллон, заполненный неоном, в котором размещены на некотором расстоянии друг от друга два электрода.
Давление газа очень небольшое – несколько десятых долей мм ртутного столба. В такой среде между электродами при подаче на них напряжения возникает так называемый тлеющий разряд – это светятся ионизированные молекулы газа. В зависимости от рода газа цвет свечения может быть самым разным: от красного у неона, до сине-зеленого у аргона.
На рисунке изображена миниатюрная неоновая лампочка, в электротехнике их чаще всего используют в качестве индикаторов наличия тока.
Подсветка на неоновой лампочке
Выключатель с подсветкой на неоновой лампочке очень надежен, срок службы лампочки более 5 тыс. часов, индикатор хорошо виден в темноте. Схема подключения проста.
На схеме изображено подключение подсветки из неонки к выключателю. L1 – это неоновая лампочка из типа МН-6, ток 0,8 мА, напряжение зажигания 90 В, это данные из справочника. R1 – гасящий резистор, S1 – выключатель освещения.
Расчет гасящего резистора
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
R=∆U/I ОМ,
где R – сопротивление резистора (Ом);
∆U – разность (Uс – Uз) между напряжением сети и зажиганием лампы в вольтах;
I – сила тока лампы (А).
R=(220-90)/0,0008=162500 ОМ.
Ближайший номинал резистора 150 кОм. Вообще номинал резистора можно выбирать в пределах от 150 до 510 кОм, при этом лампочка нормально работает, при большем номинале увеличивается долговечность, и уменьшается рассеиваемая мощность.
Мощность резистора вычисляется по следующей формуле:
P=∆U×I Вт,
где P – мощность (Вт), рассеиваемая на резисторе;
P=220-90 × 0,0008 = 0,104 Вт.
Ближайший больший номинал мощности резистора – 0,125 Вт. Этой мощности вполне хватает, резистор едва заметно нагревается, не более чем до 40-50 градусов, что вполне допустимо. Если есть возможность, желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт.
Конструкция
Если припаять вывод резистора к любому выводу лампы, можно собрать схему.
Остается собранную схему подключить. Для этого при снятом корпусе выключателя вывод резистора подключается к одной клемме, а лампочки – к другой.
Теперь при выключенном положении клавиши, ток будет идти через схему (нижний рисунок), а так как ток ограничен сопротивлением, то силы его хватит, чтобы зажечь подсветку, но совершенно недостаточно для работы лампы освещения. При включении выводы схемы подсветки закорачиваются, и ток течет через выключатель, минуя подсветку, к лампе освещения (верхний рисунок).
Светодиодная подсветка
Часто встречается подсветка из светодиода, который представляет собой полупроводниковый прибор излучающий свет при протекании через него электрического тока.
Цвет светоизлучающего диода зависит от материала, из которого он изготовлен и в некоторой степени от приложенного напряжения. Светодиоды представляют собой соединение двух полупроводников различных типов проводимости p и n. Называют это соединение – электронно-дырочный переход, именно на нем возникает излучение света при прохождении через него прямого тока.
Возникновение светового излучения объясняется рекомбинацией носителей зарядов в полупроводниках, на приведенном ниже рисунке изображена примерная картина происходящего в светодиоде.
На рисунке кружком со знаком «–» обозначены отрицательные заряды, они находятся в зеленой области, так условно обозначена область n. Кружок со знаком «+» символизирует положительные носители тока, находятся они в коричневой зоне p, граница между этими областями и есть p-n переход.
Когда под действием электрического поля положительный заряд преодолевает p-n переход, то прямо на границе он соединяется с отрицательным. А так как при соединении происходит и возрастание энергии от столкновения этих зарядов, то часть энергии идет на нагревание материала, а часть излучается в виде светового кванта.
Конструктивно светодиод представляет собой металлическое, чаще всего медное основание, на котором закреплены два кристалла полупроводников разной проводимости, один из них является анодом, другой – катодом. К основанию приклеен алюминиевый рефлектор с закрепленной на нем линзой.
Как можно понять из рисунка ниже, немало в конструкции уделено внимания отводу тепла, это неслучайно, так как полупроводники хорошо работают в узком тепловом коридоре, выход за его границы нарушает работу прибора вплоть до выхода из строя.
Светодиоды очень чувствительны к превышению порогового напряжения, даже кратковременный импульс выводит его из строя. Поэтому токоограничивающие резисторы должны быть подобраны очень точно. Кроме того, светодиод рассчитан на прохождение тока только в прямом направлении, т.е. от анода к катоду, если прикладывается напряжение обратной полярности, то это также может вывести его из строя.
И все же, несмотря на эти ограничения, светодиоды широко применяются для подсветки в выключателях. Рассмотрим схемы включения и защиты светодиодов в выключателях.
Подсветка на светодиоде
На рисунке ниже приведена схема подсветки. Она содержит: гасящий резистор R1, светодиод VD2 и защитный диод VD1. Буква а – анод светодиода, k – катод.
Так как рабочее напряжение светодиода гораздо ниже сетевого, то для его снижения используют гасящие резисторы, в зависимости от потребляемого тока его сопротивление будет разным.
Расчет сопротивления резистора
Сопротивление резистора R рассчитывается по формуле:
где R – сопротивление гасящего резистора (Ом);
Uc – напряжение сети (здесь 220 В);
Uсд – рабочее напряжение светодиода (В);
Iсд – рабочий ток светодиода (А);
Сделаем расчет гасящего резистора для светодиода АЛ307А. Исходные данные: рабочее напряжение 2 В, сила тока от 10 до 20 мА.
Используя вышеприведенную формулу, Rмакс=(220 – 2)/0,01=218 00 ОМ, Rмин= (220 – 2)/0,02=10900 ОМ. Получаем, что сопротивление резистора должно лежать в пределах от 11 до 22 кОм.
Расчет мощности
Также надо рассчитать мощность, рассеиваемую резистором, ее рассчитывают по формуле:
где Р – мощность, рассеиваемая на резисторе (Вт);
Uc – напряжение сети (здесь 220 В);
Uсд – рабочее напряжение светодиода (В);
Iсд – рабочий ток светодиода (А);
Подсчитываем мощность: Рмин=(220-2)*0,01 = 2,18 Вт, Рмакс=(220-2)*0,02=4,36 Вт. Как следует из расчета, мощность, рассеиваемая резистором, довольно значительная.
Из номиналов мощностей резисторов самый ближайший больший – это 5 Вт, но такой резистор довольно больших габаритов, и спрятать его в корпус выключателя не удастся, да и впустую тратить электроэнергию нерационально.
Так как расчет проводился на максимально допустимый ток светодиода, а в таком режиме у него многократно снижается долговечность, снизив ток в два раза, можно убить двух зайцев: уменьшить рассеиваемую мощность и увеличить срок службы светодиода. Для этого надо просто увеличить сопротивление резистора вдвое до 22-39 кОм.
На рисунке выше приведена схема подключения подсветки к клеммам выключателя. К одной клемме подходит фазный провод сети, ко второй –провод от лампочки освещения, подсветка подключается к двум этим клеммам. Когда выключатель разомкнут, то через схему подсветки течет ток, и она горит, но лампа освещения не светится. Если выключатель замкнуть, то напряжение потечет по цепи, минуя подсветку, освещение включится.
Применение конденсатора
В качестве гасящего элемента можно применить конденсатор, он в отличие от резистора имеет не активное, а реактивное сопротивление, поэтому при прохождении через него тока на нем не выделяется тепло.
Все дело в том, что при движении электронов по проводящему слою резистора, они сталкиваются узлами кристаллической решетки материала и передают им часть своей кинетической энергии. Поэтому материал нагревается, а электрический ток испытывает сопротивление продвижению.
Совершенно другие процессы возникают при движении тока через конденсатор. Конденсатор в простейшем случае представляет собой две металлических пластины, разделенные диэлектриком, так что постоянный электрический ток через него течь не может. Но зато на этих пластинах может сохраняться заряд, и если его периодически заряжать и разряжать, то в цепи начинает течь переменный ток.
Расчет гасящего конденсатора
Если конденсатор включить в цепь переменного тока, то он через него будет протекать, но в зависимости от емкости и частоты тока его напряжение снизится на какую-то величину. Для вычисления используют следующую формулу:
где Xc – емкостное сопротивление конденсатора (ОМ);
f – частота тока в сети (в нашем случае 50 ГЦ);
С – емкость конденсатора в (мкФ);
Для расчетов эта формула не совсем удобна, поэтому на практике чаще всего прибегают к следующей – эмпирической, которая позволяет с достаточной точностью проводить подбор конденсатора.
C=(4,45*I)/(U-Uд)
Исходные данные: Uc –220 В; Uсд –2 В; Iсд –20 мА;
Находим емкость конденсатора С =(4,45*20)/(220-2)=0,408 мкФ, из ряда номинальных емкостей Е24 выбираем ближайший меньший 0,39 мкФ. Но при выборе конденсатора необходимо еще учитывать его рабочее напряжение, оно должно быть не меньше, чем Uc*1,41.
Дело в том, что в цепи переменного тока принято различать действующее и эффективное напряжение. Если форма тока синусоидальная, то действующее напряжение в 1,41 больше эффективного. Значит, конденсатор должен иметь минимальное рабочее напряжение 220*1,41=310 В. А так как такого номинала нет, то ближайший больший будет 400 В.
Для этих целей можно использовать пленочный конденсатор типа К73-17, его габариты и масса вполне позволяют разместить в корпусе выключателя.
elquanta.ru