Устройство для плавного включения ламп накаливания

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания для освещения жилья. Но есть еще те, кто не отказался от такого вида световых приборов. Конечно, они не столь высокотехнологичны и экономичны как КЛЛ или LED, однако добиться увеличения их долговечности и уменьшения энергопотребления все же можно. Возможен вариант включения в схему устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) или установка диммера.

Проблема в том, что при щелчке выключателя (резкой подаче напряжения) нить накаливания сильно изнашивается, т. к. сопротивление остывшей спирали значительно ниже, а значит и ток, поступающий на нее в момент нагрева, будет высоким (до 8 ампер). Попробуем разобраться, каков принцип работы таких устройств, помогающих прибавить жизни лампе накаливания, и как они устроены.

1. Принцип работы
2. Блок питания
3. Устройство плавного включения
4. Диммирование
5. Собственноручное изготовление УПВЛ
6. Схема на основе симистора
7. На основе микросхемы
8. Устанавливать или нет?

Принцип работы

Блок питания

Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания. Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок. Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.

Блок питания для плавного запуска

Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.

При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.

Устройство плавного включения

Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.

Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.

Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы

Диммирование

Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).

Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.

Собственноручное изготовление УПВЛ

Конечно, все подобные устройства для плавного включения ламп накаливания легко приобрести в любом магазине электротехники, но для кого-то будет интереснее и познавательнее собрать его своими руками. Это вполне возможно и не потребует огромных знаний физики и электроники. Наиболее простая схема включения УПВЛ – на основе симметричных триодных тиристоров (симисторов). Также несложны в изготовлении устройства на основе специализированной микросхемы.

Схема на основе симистора

Схема УПВЛ с применением симистора

Такая схема прибора для плавного включения ламп накаливания содержит мало элементов благодаря тому, что силовым ключом в ней выступает симистор (к примеру, КУ208Г). В ней хотя и желательно, но не принципиально присутствие дросселя (в отличие от более сложной схемы на основе простого тиристора). Резистором R1 (на схеме выше) обеспечивается ограничение тока на симистор. Время накала задается цепочкой из резистора R2 и конденсатора в 500 мкФ, питание на которые идет от диода.

Когда напряжение в конденсаторе достигает уровня открытия симистора, ток проходит через него, производя запуск потребителя (источника света). Таким образом, создаются условия для постепенного розжига нити накаливания, т. е. плавное включение света. В момент отключения питания происходит медленный разряд конденсатора, в результате чего плавно выключается лампа.

На основе микросхемы

Разработанная для изготовления различных регуляторов микросхема КР1182ПМ1 как нельзя лучше подходит для сборки своими руками устройства плавного включения и выключения ламп накаливания. В случае использования такой схемы практически никаких усилий прилагать не придется, т. к. КР1182ПМ1 будет сама регулировать плавную подачу напряжения на осветительный прибор до 150 Вт. Если же мощность потребителей выше, в схему включается симистор. Неплохо подойдет для этой цели ВТА 16-600.

УПВЛ с использованием микросхемы КР1182ПМ1

Имеет смысл использование подобных устройств не только с лампочками накаливания, но и с галогенными лампами на 220 В. Допускается также подключение к электроинструменту для более плавного раскручивания ротора. А вот с лампами дневного света, как и с энергосберегающими (КЛЛ), использование УПВЛ не допускается. В их схеме подключения подобное устройство присутствует. Также не нужно устройство плавного включения и при монтаже светодиодов – потребность в нем у LED-ламп отсутствует по причине того, что нити накала в них нет, независимо от того, 24-вольтовый светильник, на 220 или 12 вольт.

Устанавливать или нет?

Кто-то скажет, что раньше жили без подобных устройств и даже не думали о подобном, и все было в порядке. Но ведь раньше и об экономии как-то не задумывались.

Конечно, возникает много вопросов по поводу УПВЛ. Стоит или нет тратить время и деньги на установку или изготовление своими руками подобного устройства, будет ли какая-либо экономия, а если да, то через какое время прибор оправдает свою покупку? Здесь каждый решает сам. Но то, что значительно экономится электроэнергия, и к тому же срок службы ламп при использовании УПВЛ увеличивается многократно – доказанный временем факт. А потому, если есть возможность установить подобное устройство, то нужно это сделать.

Плавный пуск ламп накаливания и галогенных ламп. Схема подключения блока защиты Uniel Upb-200W-BL

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Одной из причин был скачок тока во время ее включения. Рассмотрим этот процесс подробнее.

В начальном состоянии вольфрамовая нить лампы накаливания находится в холодном состоянии и обладает определенным сопротивлением. Например, у лампы накаливания мощностью 75 (Вт) это сопротивление равно 52,4 (Ом).

Вспомним закон Ома для участка цепи. При включении лампы в сеть 220 (В) через нее начнет протекать пусковой ток, равный 220/52,4 = 4,19 (А).

Время протекания пускового тока зависит от скорости нагрева нити накаливания и составляет в среднем чуть меньше секунды. За это время нить накаливания успевает нагреться и ее сопротивление увеличивается. И уже в рабочем режиме через лампу накаливания 75 (Вт) протекает номинальный ток, равный всего 0,29 (А).

Пусковой ток в 14,5 раз превышает номинальный ток лампы.

При частом включении лампы пусковой ток со временем приведет к перегоранию вольфрамовой нити. К сожалению, это неизбежный процесс. Благо, если лампа дотянет до своего заявленного срока службы (1000 часов), а может проработает и того меньше.

Ситуация с галогенными лампами аналогичная.

Чтобы увеличить срок службы ламп накаливания и галогенных ламп, можно применить блок защиты, или другими словами, устройство плавного пуска, например, Uniel Upb-200W-BL. Вот о нем мы сегодня и поговорим более подробно. Кстати, его стоимость в розничном магазине составляет 140 рублей.

Принцип работы блока защиты ламп Uniel Upb-200W-BL

Принцип работы блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания заключается в следующем. Напряжение, подводимое к лампе, в течение 2-3 секунд плавно повышается от 0 до 171 (В). Таким образом, значительно уменьшается (ограничивается) пусковой ток в момент включения лампы, т.е. происходит плавное включение лампы накаливания.

Да, я всегда предполагал, что напряжение на лампе в рабочем режиме составляет около 220 (В), но при замере выяснилось, что из-за падения напряжения на блоке, на нагрузку приходит всего 171 (В).

Из-за пониженного напряжения 171 (В) увеличивается срок службы лампы, правда при этом значительно снижается ее световой поток. Смотрите эксперимент, где я проводил сравнение ламп по световому потоку при разных уровнях напряжения (таблица взята из той статьи).

Так вот, при уменьшении питающего напряжения всего на 10%, световой поток лампы накаливания уменьшается на целых 44%. А при уменьшении напряжения до 171 (В), ее световой поток уменьшится примерно на 65-70%. Это пожалуй единственный недостаток устройства плавного включения ламп. Поэтому нужно заранее задуматься о том, чтобы установить лампы бОльшей мощности и под них выбрать соответствующий по мощности блок.

Принцип работы блока защит я снял на видео, смотрите:

К рассматриваемому блоку Uniel Upb-200W-BL можно подключать лампы с суммарной мощностью не более 200 (Вт). Я рекомендую придерживаться запаса по мощности на 20-25%. Например, к этому блоку подключать лампы суммарной мощностью не больше 160 (Вт). Так он будет служит дольше.

Про перегруз блока я вообще молчу. Лучше не перегружать блок, иначе он будет сильно греться и быстро выйдет из строя.

Внимание. Блок защиты Uniel Upb-200W-BL не работает с люминесцентными лампами (для них и не нужен плавный пуск), электродвигателями и прочими подобными устройствами. Не рассчитан на работу со светорегуляторами (диммерами) и некоторыми типами выключателей с подсветкой.

Место установки блока плавного пуска ламп

Блок защиты галогенных ламп и ламп накаливания можно установить в нескольких местах. Главное, чтобы к нему всегда имелся свободный доступ в случае его замены. Не нужно прятать его за гипсокартонными конструкциями и натяжными потолками.

Блок можно установить непосредственно у люстры (светильника) или в ее основании. Этот вариант для меня является более предпочтительным.

2. В распределительной коробке или подрозетнике

Если блок имеет небольшие габаритные размеры, то его можно аккуратно разместить в подрозетнике выключателя или в распределительной коробке. Напомню Вам, что размеры блоков напрямую зависят от их номинальной мощности.

Рассматриваемый в статье блок Uniel Upb-200W имеет небольшие размеры, но в подрозетник помещается с трудом.

Почему я предпочитаю первый вариант установки?

Да потому, что блок должен иметь не только свободный доступ для его замены или ремонта, но и иметь приток воздуха для естественного охлаждения элементов схемы (конвекция воздуха). Для этого на его корпусе имеются специальные прорези-отверстия.

Подключение блока защиты галогенных ламп и ламп накаливания

Схема подключения блока защиты достаточно простая. Его можно подключить двумя способами, в зависимости от напряжения используемых ламп.

Если лампы в люстре или светильнике на 220 (В), то блок защиты подключается последовательно в цепь с лампой. В принципе, полярность проводов не имеет значение, главное, чтобы блок подключался в разрыв фазного провода, т.е. последовательно с одноклавишным выключателем.

1. Схема подключения блока защиты, установленного в подрозетнике одноклавишного выключателя, для ламп 220 (В)

2. Схема подключения блока плавного пуска, установленного на потолке, для ламп 220 (В)

3. Подключение блока защиты галогенных ламп 6, 12 и 24 (В), установленного в подрозетнике выключателя

Если лампы на 6, 12, 24 (В) и подключены через понижающий трансформатор, то блок подключается со стороны 220 (В).

4. Подключение блока плавного пуска для галогенных ламп 6, 12 и 24 (В), установленного на потолке

Из чего состоит блок защиты ламп накаливания и галогенных ламп?

Снимем заднюю крышку блока и достанем печатную плату.

Внешний вид электрической схемы, размещенной на печатной плате.

Вдаваться в подробности схемы я не буду — об этом читайте на форумах по радиоэлектронике. Если вкратце, то на ней расположены: симистор, микросхема для его управления (8 ножек), диоды, конденсаторы и прочие полупроводниковые элементы. В более мощных блоках симистор расположен на радиаторе для более эффективного охлаждения.

В конце статьи я хотел бы ответить на распространенный вопрос: «Не сгорит ли блок, если на нагрузке (лампе) произойдет короткое замыкание?»

Симисторы выбраны с некоторым запасом по току, поэтому при коротком замыкании должен в первую очередь отключиться автоматический выключатель. Но встречаются случаи, когда при коротком замыкании на лампе выходит из строя блок (чаще всего в нем сгорает симистор), поэтому в таком случае нужно будет менять блок в целом или производить его ремонт.

P.S. На этом, пожалуй, я закончу. Вопросы по теме статьи задавайте в комментариях или в личную почту. Спасибо за внимание.

1. Датчик движения для освещения
2. Схема подключения проходного выключателя
3. Экономия электроэнергии в быту
4. Как повесить люстру или светильник
5. Установка и схема подключения поворотного диммера
6. Хлопковый выключатель или включение света по хлопку. Применение и схема подключения

57 комментариев к записи “Плавный пуск ламп накаливания и галогенных ламп. Схема подключения блока защиты Uniel Upb-200W-BL”

это какой-то очень странный блок, я ставил граниты, они порядка 10В режут и то это заметно, но 50! это не работа. разбираться надо в чём проблема

Блоки такого типа бессмыслица полная. Окупаемость составит примерно 5-7 лет. За такой промежуток времени он выйдет из строя скорее всего. Даже если этот срок и отработает, то экономия будет рублей 10 в год. Просто лампочек на эти деньги набрать сразу чтобы не бегать в магазин и все. На счет окупаемости я для РБ считал, хотя думаю от РФ немного цены отличаются.

Здравствуйте. Я поставил у себя дома разные блоки защиты, один Навигатор, лампы на нем загораются плавно, а второй Китайский какой-то, при включении лампы резко загораются, потом тухнут, потом пауза где-то 1-2 сек. и плавно опять загораются, очень не удобно. Интересно если потом поставить светодиодные лампы они будут работать через блок защиты?

Там где идет вспышка в момент включения — перепроверьте, что мощность нагрузки не превышает мощность блока. Для светодиодных ламп блок защиты не нужен, его нужно будет демонтировать.

Про окупаемость не знаю. У меня галогенные лампы стоят MR-16 горят как спички, поставил блок защиты, стали реже гореть не считал на сколько, но видно что меньше, где-то на 50% лучше.

Спасибо Вам за Труд!Потрясающе!

Обыкновенные автоматы электронику от КЗ не спасут, нужны плавкие предохранители, может, даже быстродействующие. Как-то не задумывался, а надо бы.
Когда при включении вдруг на потолке сгорает десяток недешевых галогенок, сразу задумываешься про «Граниты».
Как-то смущает манера автора описывать работы и эксперименты с устаревшими и примитивными аппаратами, используя при этом дорогую измерительную технику.

Возможно, в некоторых блоках в установившемся режиме неоптимален момент включения симистора. Симистор должен открываться как можно раньше после начала каждого полупериода и при как можно меньшем напряжении сети в момент включения. Напряжение на нагрузке должно быть двуполупериодным. Его амплитуда — как можно меньше отличаться от амплитуды сетевого напряжения. Желательно посмотреть осциллограммы напряжения сети, напряжения на нагрузке, напряжения и тока управляющего электрода симистора, разумеется, с соблюдением мер электробезопасности. Применяйте разделительный трансформатор! Если его нет, нужно работать в сухом помещении без токопроводящих полов и вдали от заземлённой арматуры, отключая питание схемы (особенно фазный провод) перед каждой манипуляцией органами управления осциллографом, а затем, не касаясь его корпуса, включая снова. У меня блока нет, а осциллограф сломался. Будет интересно ознакомиться с данными, если кто-то произведёт измерения и выложит результаты. Если момент включения симистора оптимизировать, недостаточно малое падение напряжения на блоке может быть связано с его двухточечным подключением: относительно большое остаточное напряжение необходимо для питания схемы управления! Возможно, это мешает устанавливать режим раннего открывания симистора. Если доработать блок так, чтобы схема управления питалась не через нагрузку, надеюсь, остаточное напряжение удастся снизить, хотя это и потребует трёхточечного подключения: кроме фазы и нагрузки, к блоку придётся подключать ещё и нулевой провод. Промышленные трёхточечные блоки выпускаются? Дальнейшего снижения падения напряжения, возможно, удастся добиться применением схем с коммутацией нагрузки элементами с меньшим напряжением в открытом состоянии, например с мощными переключательными полевыми транзисторами вместо симистора. Думаю, что можно также создать и устройство с триггерным эффектом, управляемое кнопками без фиксации и позволяющее исключить традиционный механический выключатель в силовой цепи. Если новый блок спроектировать грамотно, полупроводники способны на многое. Вот только удастся ли при всех этих радиолюбительских трюках сделать устройство малогабаритным — вопрос второй!

А почему это для люминесцентных ламп не нужен плавный пуск? У КЛЛ ведь ограниченное количество включений, а иногда и обычным длинным нужна регулировка яркости. Например, в Киеве в Музее войны и Музее Ленина стояли 120-канальные регуляторы яркости обыкновенных люминесцентных ламп. Может быть, проблема плавного пуска неинтегрированных люминесцентных ламп решается теперь внешними ЭПРА?

Насколько мне известно, люминесцентным лампам нужен хороший, но не чрезмерный прогрев нитей перед зажиганием разряда, а собственно плавный пуск не нужен. Плавный разогрев нитей желателен, но в стартёрно-дроссельной схеме бросок тока через холодные нити ограничивается дросселем, поэтому отсутствие принятия мер по плавному разогреву сказывается менее катастрофично, чем при включении ламп накаливания непосредственно в сеть. Однако меры по продлению срока службы люминесцентных ламп возможны. В 1992 г. собрал доработанный вариант стартёрно-дроссельной схемы, в котором выводы ламп коммутируются электромагнитными реле. Сначала реле срабатывают и включают разогрев нитей, вводя также добавочный резистор, позволяющий установить ток накала, затем реле отпускают, при этом отключается подогрев, зажигается разряд и объединяются между собой выводы каждой нити. В рабочем режиме лампы включены всеми четырьмя выводами, при этом ток каждой нити делится на две части, что снижает температуру их локально разогретых участков. Об аналогах устройства ничего не знаю. Последний работавший экземпляр уничтожен предположительно в 2005 г. Насколько устройство эффективно, также не знаю, но думаю, что с ним лампы служат дольше раза в 2-3. Об окупаемости, экономическом эффекте, и есть ли он вообще тоже не знаю. Схему устройства рисовал в PCAD, сейчас передать нет технической возможности. Если можно подготовить схему в другом формате и сделать вложение, возможно, в будущем представлю схему или словами опишу набор элементов и соединений, хотя ничего не обещаю. Если это случится, может быть, кто-то заинтересуется, проведёт испытания и выложит статистику. В ЭПРА данные режимы реализовать тоже можно, что сделано в коммерческих устройствах, не знаю. В КЛЛ этого обычно нет. ЭПРА с регулировкой мощности существуют, но убавлять свет обычно можно только до некоторого нижнего предела, за которым разряд гаснет.

Вопросом продления срока службы ламп накаливания занимались многие еще в прошлом столетии. Так электрики ЖКХ, которым лень было часто менять лампочки освещения лестничных маршей, ставили последовательно с лампочкой накаливания диод. Лампочка мерцала с частотой 25 герц, светила слабее, но служила дольше, если освещение было круглосуточно. Однако, в санузлах общественного пользования, где часто пользовались выключателями, лампы перегорали чаще, поскольку момент включения часто приходился на максимум амплитуды напряжения, что вызывало всплеск величины тока.Тогда некоторые стали применять вместо диодов — конденсаторы. Эффект был лучше.Лампы работали на пониженном напряжении и пуск при включении был плавнее, т.к. конденсатор работал как стабилизатор тока.Недостатком такой схемы было то, что для каждой мощности лампы надо подбирать определенную емкость конденсатора.Яркость свечения была различной. Я не претендую на одобрение моих вариантов, но такие схемы работали много лет.

Владимиру 16.05.2014
Лампочка мерцала с частотой 50 герц, а если посчитать высшие гармоники, то и еще чаще.

https://lampagid.ru/vidy/lampy-nakalivaniya/plavnoe-vklyuchenie
http://zametkielectrika.ru/plavnyj-pusk-lamp-nakalivaniya-i-galogennyx-lamp/