Схемы энергосберегающих ламп. — Мысли злого плебея — ЖЖ

11:27 pm —

Какие у меня есть схемы энергосберегающих ламп и балластов к люминисцентным лампам.

Люминисцентные лампы сейчас неактуальны из-за запрета их со следующего месяца, но для памяти пусть будет этот пост.

У них у всех два недостатка: транзисторы работают в линейном режиме и маленький дроссель. Если менять транзистор на большего размера, то надо параллельно переходу база-эмиттер и эмиттерному резистору припаять дополнительный резистор, он необходим для уменьшения усиления транзистора. Уменьшать усиление транзистора необходимо из-за того, что у транзисторов h31 увеличивается при увеличении мощности и транзисторы переключаются не из-за насыщения сердечника «кольца» положительной обратной связи, а из-за эффекта Кирка в транзисторах, то есть недостатка величины h31 для дальнейшего увеличения тока коллектора. Подбирать номинал этих двух резисторов можно по осциллографу, то есть начать с резистора номиналом 47 Ом и последовательно его уменьшать до тех пор, пока частота переключений не приблизится к резонансной и дальше увеличиваться не будет. Резонансной частоты достичь не удастся, она все равно будет ниже. Если нет осциллографа, то уменьшать номинал до тех пор, пока лампа не потухнет, а потом впаять резистор немного большего сопротивления. Если эти резисторы не монтировать, то будет перегруз лампы, дросселя и конденсатора 47нФ, так как частота может опуститься до резонансной для колебательного контура образованного конденсатором 47нФ и дроселем. В результате может разрушиться даже конденсатор 47нФ.

светильник ВУШК-675851-002

dial NHSB23 2700K E27 220-240V~50Hz 23W 170mA

балласт fintar dr184b

балласт fintar ebfl418

балласт fintar mcur418

балласт feron EB52 : EB315 E/B T8 2x36W 230V/50Hz 0.99C ABS CE

балласт TDM EB-T8-118-EA3

балласт ETL-118-A2 1Х18ВТ Т8/G13 ASD

светильник TDM Electric ЛПО136

каждый день 20w

лампочка народная 25Вт НЛ-DS-25Вт-4000K-E27

nakai 7Вт

nakai 11Вт

nakai 18Вт

nakai 20Вт

navigator ncl-sf10 20Вт

navigator ncl-sf10 30Вт

navigator ncl-sh 45Вт

tc-3u37a

\TDM ELECTRIC КЛЛ-25Вт-4000K-E27

экономка 15w

Принципиальная электрическая схема энергосберегающей лампы

Существует определенная категория ламп, называемых энергоэффективными или энергосберегающими. Эти изделия имеют значительно большую светоотдачу, по сравнению со стандартными моделями. Понятие светоотдачи заключается в соотношении светового потока и потребляемой мощности. Принципиальная электрическая схема энергосберегающей лампы позволяет значительно экономить электроэнергию.

Свойства энергосберегающих ламп

Чаще всего, к данному типу относятся люминесцентные лампы компактных размеров. Однако, это неверно, поскольку существуют и другие конструкции, например, светодиодные лампочки. В основе их работы лежат совершенно другие физические принципы. Здесь не требуется хрупкая стеклянная колба, поэтому, светодиоды обладают повышенной механической прочностью. У них более высокая светоотдача, и более высокая цена. Поэтому, в быту используются, преимущественно люминесцентные лампы, не требующие специального подключения. Они могут вкручиваться в обычный стандартный патрон.

Отличительной чертой и преимуществом перед обычными лампочками накаливания является разная цветовая температура энергосберегающих осветительных приборов, влияющая на их цвет. Световой спектр позволяет значительно разнообразить освещение в любых помещениях.

Устройство энергосберегающей лампы

В состав стандартной люминесцентной лампы, используемой в быту, входит колба и электронная плата. Кроме того, имеется специальный цоколь для установки лампы в стандартный патрон.

Принципиальная электрическая схема энергосберегающей лампы представляет собой круглую печатную плату для размещения на ней высокочастотного преобразователя. При номинальном значении нагрузки, этот преобразователь работает с частотой от 40 до 60 килогерц. За счет довольно высокой частоты стало возможным устранить моргание, свойственное для обычных люминесцентных ламп на основе электромагнитного балласта.

В компактной энергосберегающей лампе применяются различные радиоэлементы. Например, для генератора высокой частоты применяются высоковольтные кремниевые транзисторы, объединенные в общем корпусе. Для выполнения автозапуска служит динистор, обладающий миниатюрными размерами.

Необходимость автозапуска обусловлена схемой преобразователя, в котором присутствует обратная связь по току, из-за чего он не может самостоятельно запуститься. Для выпрямления переменного тока используется специальный диодный мост.

Ремонт энергосберегающей лампы

Ремонт и схемотехника энергосберегающих ламп. — 6 Июня 2012 — РАДИО

Ремонт и схемотехника энергосберегающих ламп.

Энергосберегающие лампы, или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), можно условно разделить на две части:
1) — сама люминесцентная лампа
2) — электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА, электронный балласт), встроенный в цоколь лампы.

Рассмотрим поближе, что там есть в электронном балласте:

— Диоды — 6 шт. Высоковольтные (220 Вольт) обычно маломощные (не больше 0,5 Ампер).
— Дроссель. (убирает помехи по сети).
— Транзисторы средней мощности (обычно MJE13003).
— Высоковольтный электролит. (как правило 4,7 мкФ на 400 вольт).
— Обычные конденсаторы на разной емкости, но все на 250 вольт.
— Два высокочастотных трансформатора.

Разберём работу энергосберегающей лампы на примере наиболее распространённой схемы

(лампа мощностью 11Вт).

Схема состоит из цепей питания, которые включают помехо-защищающий дроссель L2, предохранитель F1, диодный мост, состоящий из четырёх диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Схема запуска состоит из элементов D1, C2, R6 и динистора. D2, D3, R1 и R3 выполняют защитные функции. Иногда эти диоды не устанавливают в целях экономии.

При включении лампы, R6, C2 и динистор формируют импульс, подающийся на базу транзистора Q2, приводящий к его открытию. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D1. После каждого открытия транзистора Q2, конденсатор C2 разряжен. Это предотвращает повторное открытие динистора.Транзисторы возбуждают трансформатор TR1, который состоит из ферритового колечка с тремя обмотками в несколько витков. На нити поступает напряжение через конденсатор C3 с повышающего резонансного контура L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается на резонансной частоте,определяемой конденсатором C3, потому что его ёмкость намного меньше,чем ёмкость C6. В этот момент напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Во время запуска пиковые значения токов превышают нормальные в 3-5 раз, поэтому если колба лампы повреждена, существует риск повреждения транзисторов.

Когда газ в трубке ионизирован, C3 практически шунтируется, благодаря чему частота понижается и генератор управляется только конденсатором C6и генерирует меньшее напряжение, но, тем не менее, достаточное для поддержания свечения лампы.
Когда лампа зажглась, первый транзистор открывается, что приводит к насыщению сердечника TR1. Обратная связь на базу приводит к закрытию транзистора. Затем открывается второй транзистор, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой TR1 и процесс повторяется.
 

Наиболее частые причины поломки энергосберегающих ламп — обрыв нити накала или выход из строя ЭПРА. Как правило, причиной выхода из строя последнего бывает пробой резонансного конденсатора или транзисторов. Конденсатор C3, часто выходит из строя в лампах, в которых используются дешёвые компоненты, рассчитанные на низкое напряжение. Когда лампа перестаёт зажигаться, появляется риск выхода из строя транзисторов Q1 и Q2 и вследствие этого — R1, R2, R3 и R5. При запуске лампы генератор оказывается,перегружен и транзисторы не выдерживают перегрева. Если колба лампы выходит из строя, электроника обычно тоже ломается, в основном перегорают силовые транзисторы.

Как правило лампа собрана на защелках.

Необходимо её разобрать:

Отключаем колбу:

Проверяем Омметром нити накала колбы.

Ремонт лампы.

Если перегорела хотя бы одна из спиралей, колбу выбрасываем, если нет, то она рабочая, и не работает схема.

В некоторых случаях, можно восстановить работоспособность лампы со сгоревшей спиралью, замкнув её.Как вариант — замкнуть резистором на 8-10 Oм большой мощности и убрать шунтирующий данную спираль диод, если таковой имеется. Если перегорает предохранитель(иногда он бывает в виде резистора), что обычно случается при пробое конденсатора C3, вероятно неисправными оказываются транзисторы Q1, Q2,как правило, используются транзисторы MJE13003 и резисторы R1, R2, R3,R5. Вместо перегоревшего предохранителя можно установить резистор на несколько Ом.

Перед сборкой в цоколе лампы необходимо просверлить вентиляционные отверстия, чтобы сделать температурный режим работы более мягким. Ряд отверстий вокруг места крепления трубки лампы служит для отвода тепла от самой трубки. Ряд отверстий ближе к металлической части цоколя служит для отвода тепла от компонентов балласта. Так-же можно сделать ещё один ряд отверстий — посередине, большего диаметра.

Данная модернизация энергосберегающей лампы поможет существенно продлить срок её службы. Не стоит устанавливать модернизированную лампу в места повышенной влажности (например, ванную комнату).

Наиболее благоприятные условия для работы энергосберегающих лампочек — в открытом виде, либо — широком плафоне или плафоне с вентиляцией, цоколем вверх.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

Ниже предоставлены популярные схемы экономичных ламп дневного света, все они сделаны по одному принципу и, как правило, очень похожи.

Схема энергосберегающей лампы Osram

Схема энергосберегающей лампы Philips

Возможная схема включения ламп PHILLIPS

Источник:
https://www. pavouk.org/hw/lamp/en_index.html

Импульсный блок питания из энергосберегающей лампы

В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для предобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.

Схема энергосберегающей лампы

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.

Законченная схема импульсного блока питания

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.

БП с вторичной обмоткой прямо на каркас уже имеющегося дросселя

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

БП с дополнительным импульсным трансформатором

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт

Блок питания мощностью 20 Ватт

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60ºC, а транзисторов – 42ºC. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

На картинке действующая модель БП

Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт.
Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц
Температура трансформатора – 60ºС
Температура транзисторов – 42ºС

Блок питания мощностью 100 Ватт

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Блок питания мощностью 100 Ватт

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз. 1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз бо’льшие предельно-допустимые токи.

Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

Действующий стоваттный импульсный блок питания

Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75ºC.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см².
Температура дросселя TV1 – 45ºC.
TV2 – 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)

Выпрямитель

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!
Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!
То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65ºС, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65ºС, а транзисторов выше 80… 85ºС.

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Схема импульсного блока питания

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

Схема энергосберегающей лампы и ее устройство

Выбор освещения для бытовых условий, зачастую сосредоточен на ртутных лампах за счет имеющихся преимуществ и экономных качеств. Нередко возникает необходимость ремонта, поэтому схема энергосберегающей лампы будет полезной для нахождения причины неисправности и последующего ее устранения.

Все люминесцентные лампы состоят из трех важных элементов: колбы, цоколя и электронного блока. Поэтому важно знать, какой из механизмов вышел из строя, чтобы правильно провести процедуру ремонта.

Расшифровка схемы устройства ртутной лампы или принцип работы

Поступающее напряжение от источника переходит на установленный фильтр, вследствие чего происходит подключение к диагонали мостовой платы. Следующая диагональ подсоединена к элементу, который состоит из фильтра-транзистора и токового стабилизатора. Элемент подключен к сетевой нагрузке (энергосберегающей лампе), которая включается параллельно с помощью конденсатора.

Важно! При поступлении электроэнергии на диодный мост переменное напряжение переходит в постоянное. Следовательно, образуется опасное напряжение 310 Вольт.

В механизме «экономки» содержится трансформатор, обеспечивающий обратную связь для совершения генерации. Каждая из ртутных лампочек имеет одинаковую схему и аналогичный принцип работы.

За счет поступления напряжения, трубки лампы загораются на частоте резонанса, который определяется конденсатором. В подобной ситуации напряжение в механизме лампочки достигает пиковой величины порядка 600 В.

При запуске люминесцентного светильника напряжение поднимается выше допустимого значения в 3 раза, следовательно, при нарушенной целостности колбы, транзистор подвергается риску повреждения. С момента ионизации газа в трубках прибора, происходит спад напряжения, поддерживающий свечение лампочки.

Схема ртутной лампы

Важно! Если нарушена принципиальная схема энергосберегающей лампы, — ее срочно нужно отремонтировать.

Рабочий состав энергосберегающей лампы

Своевременная замена всех источников света на энергосберегающие позволит сохранить расходы электричества в быту и производственной сфере до 5 раз. В чем же особенность работы подобных устройств и за счет чего они позволяют тратить электроэнергии меньше, будучи одинаковыми по яркости и столь долговечными. Для начала рассмотрим, что включено в рабочую схему люминесцентных ламп:

• цоколь —это устройство, предназначенное для подсоединения лампочки к электросети. Для бытовых условий обычно предоставляется варианты виде Е-14 и Е-27. В промышленном хозяйстве пользуются лампами с цоколем Е-40;
• энергетический блок предназначен для осуществления свечения прибора. Его механизм схож с тем, что установлен в приборах дневного освещения. Благодаря установленной электронике;
• рабочая схема оснащена специальными элементами, позволяющими экономить до 80% электроэнергии поступающей к лампочке.

Внутренняя часть лампы полностью заполнена неблагоприятными веществами: ртутью и аргоном. При повреждении колбы есть риск отравления человека вредными парами.

Устройство ртутной лампы

Внимание! Работать с энергосберегающими лампами нужно аккуратно, чтобы избежать отравления инертным газом и ртутным веществом.

Распространенные неисправности ламп на схеме

Как и все источники освещения, ртутные и люминесцентные лампы аналогично приходят в негодность спустя несколько сотен часов эксплуатации. В этой главе рассмотрим наиболее распространённые поломки, случающиеся с подобного типа приспособлениями.

1. Вздутие конденсатора. Выход из строя данного элемента происходит из-за воздействия повышенного напряжения или коротких замыканий в сети, в которой не установлен защитный элемент (автомат или УЗО).
2. Пробой конденсатора. Причиной такого последствия также является повышенное напряжение. В таких случаях ртутная лампа будет светить в местах где проходит вольфрамовая нить.
3. Частичное нарушение герметизации стеклянной колбы. Это может произойти спустя длительный срок с момента эксплуатации. Проявляется подобная неисправность плохим силовым потоком.
4. Перегорание вольфрамовых нитей, причем как одной, так и обеих. Признаком этого выступает полный отказ от работы приспособления. Однако, эта причина элементарно устраняется при имении соответствующего навыка.
5. Неисправности динистора. Обнаружить такое повреждение можно при исключении поломки других деталей.

   Видимое повреждение люминесцентной кварцевой лампы

Внимание! Устранить неисправность энергосберегающей лампы можно при помощи инструкции по этой ссылке.

Условия использования ртутных ламп: полезные советы

Структура ртутной лампочки довольно хрупкая, поэтому обращение с ней должно быть предельно аккуратным. Ни в коем случае при установке прибора в светильник не прикасайтесь к колбе руками. Лучше воспользоваться мягкой тканью или перчатками.

Лишний раз воздержитесь от включений. Эти приборы рассчитаны на определенное количество запуска, поэтому лучше не рисковать и не сокращать сроки ее работы. Если все-таки нельзя избежать регулярных запусков света, лучше пользоваться устройствами с плавной системой старта.

В специализированных точках устанавливают минимальный срок гарантии до 6 месяцев, однако некачественный продукт гораздо быстрее выйдет из строя. Плафоны светильников должны хорошо пропускать свет, иначе вы не добьётесь нужного освещения в помещении даже при использовании самой яркой люминесцентной лампы.

Обязательно учитывайте стоимость электронного изделия, если вы приобретаете его в целях экономии электроэнергии. Так как дешевые варианты не всегда соответствуют стандартам, которым должна отвечать настоящая «экономка».

Вас могут заинтересовать:

Схема энергосберегающей настольной лампы

Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 % . Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц . В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003 . Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности .

При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью .

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

С холодным запуском

С горячим запуском

Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC – терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 % . Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц . В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003 . Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности .

При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью .

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

С холодным запуском

С горячим запуском

Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC – терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

Статья содержит подборку электрических принципиальных схем энергосберегающих ламп и электронных балластов. Схемы понадобятся для ремонта энергосберегающих ламп, про который рассказано в статье Как и зачем ремонтировать энергосберегающие лампы.

Итак, перед тем, как браться за ремонт, рассмотрим принципиальные электрические схемы энергосберегающих (компактных люминесцентных) ламп. Схемы взяты из интернета, авторство я не знаю, если авторы откликнутся – буду рад.

Как обычно, все схемы и картинки можно увеличить, кликнув по ним мышкой.

1. Схема энергосберегающей лампы мощностью около 100 Вт.

Принцип действия всех схем одинаков.

Переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц поступает на двухполупериодный выпрямитель (диодный мост). Из переменного напряжения таким образом получается постоянное. Таким образом, на конденсаторе выпрямителя образуется напряжение около 310 В.

Это постоянное напряжение питает генератор, который выдает импульсное напряжение с частотой около 10 кГц. Генератор построен на двух высоковольтных транзисторах, даташиты на которые можно скачать в конце статьи. Также в схему обязательно входит трансформатор, который обеспечивает положительную обратную связь для обеспечения генерации.

Ниже приведены другие варианты схем ламп и электронных балластов, но принцип действия тот же. Если у кого есть другие варианты схем, присылайте, опубликую.

У светодиодных светильников источники питания совсем другие, просьба не путать. Если интересно, моя статья по схемам и ремонту светодиодных светильников и прожекторов.

2. Схема энергосберегающей лампы мощностью около 100 Вт. Вариант 2.

3. Схема энергосберегающей лампы мощностью 20 Вт.

4. Схема sinecan5 на 2 колбы или лампы.

5. Схема maxilux 15w

6. Схема osram 21w

7. Схема eurolite 23w

8. Схема philips 11w

9. Схема osram 11w

10. Схема polaris 11w

11. Схема luxtek 8w

12. Схема isotronic 11w

13. Схема ikea 7w

А что там свежего в группе ВК СамЭлектрик.

Подписывайся, и читай статью дальше:

14. Схема luxar 11w

15. Схема maway 11w

16. Схема browniex 20w

17. Схема bigluz 20w

Вот такая подборка схем.

Дополнение от 27 февраля 2016 г

Публикую схему и фото от читателя по имени Икром из солнечного Ташкента. Его вопрос и мой ответ см. в комментариях за эту дату.

Схема лампы. Знаки + и – на выводах диодного моста D1-D4 поменять местами.

Новый балласт (сечение проводов тороидального трансформатора 0,37мм2)

Скачать справочные данные на транзисторы для люминесцентных ламп

Как и в смежной статье по ремонту ламп, выкладываю файлы по теме. Всё можно скачать бесплатно и свободно. Пользуйтесь на здоровье, и пишите отзывы и благодарности в комментарии.

• mje13001 / Даташит на транзистор mje13001, pdf, 88.67 kB, скачан: 5241 раз./

• MJE13002 (УКТ9145Б),MJE13003 (УКТ9145Б)_40W / Даташит на транзисторы, pdf, 187.82 kB, скачан: 6346 раз. /

• MJE13004 MJE13005_75W / Даташит на транзисторы NPN, pdf, 184.15 kB, скачан: 3440 раз./

• mje13005_on_75W / Даташит на транзисторы к энергосберегающим лампам., pdf, 135.38 kB, скачан: 3320 раз./

• mje13006 mje13007_80W / Даташит на транзисторы к энергосберегающим лампам., pdf, 192.8 kB, скачан: 2992 раз./

• MJE13007-On_80W / Даташит на NPN транзисторы к энергосберегающим лампам., pdf, 127.07 kB, скачан: 3476 раз./

• mje13008 mje13009_100W / Даташит на NPN транзисторы к энергосберегающим лампам. Собраны несколько даташитов разных производителей в один файл., pdf, 1.07 MB, скачан: 3980 раз./

Скачать книги

• В.В.Федоров. Люминесцентные лампы / Подробно рассмотрены принципы работы люминесцентных ламп. Процесс производства, схемы включения, параметры. Много теории, хороший учебник, djvu, 2.72 MB, скачан: 9803 раз./

• П.А.Дормакович. Газосветная реклама. / Вопросы эксплуатации, монтажа и разработки трубчатых разрядных ламп с холодным катодом. , djvu, 2.86 MB, скачан: 2978 раз./

• Пособие по ремонту энергосберегающих ламп / Пособие по ремонту энергосберегающих ламп. Рассказано, как можно дать вторую жизнь энергосберегающей лампе. Или из двух-трех собрать одну., doc, 25.62 MB, скачан: 18771 раз./

Напоминаю, что много книг по электронике, электрике можно скачать также со страницы Скачать.

В заключении хочу сказать, что схемы энергосберегающих ламп постоянно совершенствуются и меняются, поэтому на данной странице приведено далеко не всё.

Видео

Ниже – пример ремонта энергосберегайки:

Напоминаю для тех, кто хочет заняться ремонтом КЛЛ: вам сюда.

Рекомендую статьи по теме:

Статья понравилась?

90 комментариев

здравствуйте,большое спасибо за схемы ламп,но,если можно,пожалуйста ,перезалейте книгу Федорова-там всего 18 страниц-остальное-пусто -Ренад

Скачал здесь, проверил – всё нормально.
Просто может, не докачалось. Может, проблема в низкой скорости интернет.
Попробуйте ещё раз, или с другого браузера.

спасибо большое,книгу норм ально перезакачал,возник еще (пока 1) вопрос-как можно распечатать схему балласта с экрана-комп пишет,что принтер занят,или.что не нашел изображения?……….помогите,если это не криминал пож

Нажимаете на схему, чтобы увеличить изображение, затем правой кнопкой, “Сохранить как…”.
Сохраняете к себе на компьютер, открываете файл, как обычно, и распечатываете.
Удачи!

Александр ,доброе утро,спасибо .у меня получилось

скажите пожалуйста,нормально ли то,что после выключения энергосберегающей лампы наблюдаются проблески света? Может ли в лампе накапливаться заряд или что-то ,что дает эти проблески?

Да, есть такой неприятный эффект, когда лампа вспыхивает после выключения.
Эта проблема, и способы её решения подробно изложена и обсуждена в моей статье .

Удалите подсветку из выключателя!

Если на лампу подключена фаза, лампа будет давать импульсное загорание, поэтому на лампе должен подключён ноль а на выключатель должна приходить фаза.

Это когда в выключателе стоит светодиод или неоновая лампочка.

очень подробно. спасибо за схемы.

Уважаемые добрый вам вечер. Помогите найти схему люминисцентного китайского светильника PLF 10 8w.

Более полной инфы по вопросу на одном сайте – не встречал.Огромное благодарю, за труды.
Р.С.Еще бы моточные данные и цены Вам бы не было.Еще раз благодарю.

А транзистор dd127d внутри имеет защитный диод? У меня такие стоят, но нигде о них толком не сказано

Даташит можно легко найти. Это биполяр, npn, с диодом.

Спасибо, много полезного !

Уважаемый автор! На Вашей статье я прочитал много очень полезного. Особенно для тех кто только начинает изучать устройство и принцип работы балластов. Благодарю за труд. У меня возник один вопрос.
Недавно мне в руки попала одна модель балласта КЛЛ. В нем кроме всех основных компонентов, еще и присутствуют некие детали как Предохранитель от перенапряжение (в виде плоской веритикальной катушки, “видиар” помоему называется) и два лишних диодов. Что непонятно, то это те самые две диоды расположены между двумя проводами каждого выхода на лампу. т.е. если для каждой стороны лампы по два выходного провода, то между этими проводами расположен диод IN4007. Удаление или противоположное подключение этих диодов – на работу балласта никак не влияет.
ВОПРОС: В чем же заключается их функция? Заранее спасибо за ответ.

Предохранитель от перенапряжения – это варистор. Он в некоторой степени защищает схему от скачков напряжения и в целом повышает надежность лампы.

Диоды – я думаю, что они предохраняют схему лампы от переходных процессов при включении. Переходные процессы могут быть связаны с тем, что катушка лампы имеет некоторую индуктивность, и при быстром включении-выключении может возникнуть паразитная противоЭДС, которая приведёт к поломке схемы.

Пусть всё стоит. Раз китайцы не сэкономили, значит, это действительно нужно.

Доброго времени сутки. Внимательно и с радостью прочел Ваши ответы. Огромное благодарность за Ваше внимание и время, которое уделили.
Вы правильно обо всем догадались. Да, к сожалению, Я не могу провозгласить имя производителя (мол не хочу их расстроить или обидеть…. узбекский менталитет, как понимаете ))) ). А лампы мы брали как 85 Ваттные. На них 6 мес. гарантии.
Лампы используются в супермаркете с хорошей вентиляцией (в кол-ве премерно 1000 шт.). Они прикручены во внутрь алюминиевых колпаков, установленных на горизонтальных металлических профилях.
Я, как бы, предугадал Ваши рекомендации, и уже успел провести пару тестов.
1. Измерил пиковую температуру нагрева деталей балласта.
– транзисторы – 105ᵒС.
– полярные конденсаторы и тороидальный трансформатор – по 105ᵒС.
2. Перемотал катушку трансформатора проводов с сечением 0,45мм2 с лаковой изоляцией (с макс. теплостойкостью 180ᵒС).
– нагрев не уменьшился (измерял китайским лабораторным прибором с 8-ми гибкими термопарами), но думаю продлил жизнь лампу хотя бы еще на 2 месяца.
3. Пробовал использовать в этом же помещении 65 Ваттные КЛЛ тоже данного производителя. Как удивительно, они и не греются, и не перегорают. хотя висят уже почти месяц. А ранние успевали перегорать даже за 5 суток.
Я реально замешен. помогите с выводами…..

На схеме Икрома поменяйте, пожалуйста, “+” и “-” диодного моста. Статья полезная, спасибо.

Устройство энергосберегающей лампы. Как устроена энергосберегающая лампа

Сегодня люди все чаще стали использовать в быту энергосберегающие лампы. Популярность этих ламп вызвана, прежде всего, их экономичным потреблением энергии. Ведь энергосберегающая лампа позволяет сэкономить деньги. В отличие от лампы накаливания ЭСЛ дает больший световой поток при меньшей потребляемой мощности.

Устанавливается энергосберегающая лампа в такой же патрон, что и обычная лампа накаливания. Достоинства ЭСЛ очевидны, в то время как недостатков практически нет. Поэтому неудивительно, что многие люди уже давно перешли на использование так называемых экономок вместо обычных лампочек накаливания.

Компактная энергосберегающая лампа является разновидностью люминесцентных ламп, уже ставших нам привычными. Данные ЭСЛ легко устанавливаются в патрон вместо лампы накаливания. В нашу жизнь уже прочно вошли лампы такого типа. И вскоре их будут называть не «энергосберегающими лампами», а просто «лампами».

Многие видят в работе этой лампы какую-то загадку, несмотря на всю простоту устройства. Рассмотрим устройство энергосберегающей лампы и попробуем разобраться в принципе ее работы.

Как устроена энергосберегающая лампа

Устройство практически всех энергосберегающих ламп одинаковое. В состав лампы входит несколько деталей. Газоразрядная трубка – это видимая часть лампы, излучающая свет. Газоразрядная трубка соединяется с корпусом. В корпусе находится внутренняя часть лампы, представляющая собой электронную схему пуска и питания. По-другому эту схему называют электронным балластом. Электронная схема выполняет задачу зажигания лампы.

Цоколь имеет контакты для питания лампы и резьбу для вкручивания в патрон. Обычная лампа накаливания имеет практически такой же цоколь, что и ЭСЛ. Устанавливать компактную энергосберегающую лампу можно в небольшие светильники. Существует несколько типов цоколей, которые распространены в России: G4, GU10, E40, E27, E14, G5.3.

Энергосберегающие лампы с цоколем Е40, Е27 и Е14 можно устанавливать в патроны, предназначенные для обычной лампы накаливания. Е27 – патрон стандартный бытовой, имеет резьбу 27 мм, Е14 – уменьшенный патрон, резьба которого 14 мм, Е40 – патрон с резьбой 40 мм, относится к стандартным промышленным патронам.

Трубка, запаянная с двух сторон, называется колбой энергосберегающей лампы. Электроды находятся на противоположных концах этой колбы. ЭС лампа имеет изогнутую колбу, покрытую слоями люминофора. Эта колба содержит инертный газ и небольшое количество ртутных паров. Ионизация паров ртути является причиной свечения лампочки при подключении к ней питания.

Когда на электроды подается напряжение, через них течет ток прогрева. Он разогревает электроды, из-за чего протекает термоэлектронная эмиссия. Когда электроды достигают определенной температуры, они испускают поток электронов. Сталкиваясь с атомами ртути, электроны вызывают излучение ультрафиолета, после чего ультрафиолетовое излучение попадает на люминофор, который преобразовывает это излучение в видимый свет. Цветовая температура лампы зависит от типа люминофора, она может быть 2700-6500К.

Помните, что пары ртути опасны для организма человека, поэтому если энергосберегающая лампа разбилась очень важно правильно утилизировать осколки и обработать место.

Вы ни когда не задумывались почему в энергосберегающей лампе колба имеет причудливо изогнутую форму? Поверьте это сделано не с проста. Изогнутая форма колбы позволяет уменьшить длину всей лампы. За счет спиральной намотки длину самой газоразрядной трубки можно увеличить при этом длина лампы при такой форме будет уменьшена. Если бы этого не делали то не каждая такая лампа помещалась в обычный светильник или люстру.

Для изготовления корпуса лампы применяется негорючий пластик. Колба люминесцентной лампы крепится в верхней части. Пускорегулирующее устройство, соединительные провода и предохранитель находятся в корпусе. На поверхности лампы есть маркировка, в ней указана цветовая температура, мощность, напряжение питания.

Внутреннее устройство энергосберегающей лампы

Внутри корпуса ЭСЛ находится круглая печатная плата. На ней собран высокочастотный преобразователь. В результате использования довольно высокой частоты преобразования нет того «моргания», которое свойственно лампам с электромагнитным балластом (где используется дроссель), работающим на частоте 50 Гц. Современные лампы имеют пускорегулирующий аппарат, оснащенный помехозащитным фильтром. Фильтр защищает от появления помех в сети электропитания.

Добраться до электронной схемы легко. Внимательно рассмотрите лампу, лучше использовать перегоревшую. Кажется, что корпус лампы разобрать невозможно. Но это ошибочное мнение. Ближе к колбе в верхней части лампы есть неглубокая канавка. Возьмите небольшую отвертку или узкое лезвие и попытайтесь разделить корпус. После небольшого усилия у вас в руках будет уже две части. В первый раз могут возникнуть сложности, зато потом эта операция будет занимать считанные секунды.

После отделения цоколя от колбы, эти элементы соединяются между собой проводами которые необходимо аккуратно отделить от платы. Сделать это можно с помощью паяльника, нагрев место пайки, либо просто разрезав провода (но режьте так чтобы, потом можно было их восстановить).

В некоторых видах ламп провода, которые идут от электронной платы в газоразрядную трубку, просто намотаны на специальные штырьки. После того как провода будут откинуты только тогда вы сможете выполнить дальнейший осмотр и диагностику лампы. Далее отсоедините цоколь от электронного блока. Для удобства наращивания проводов, их нужно разрезать посередине.

Внутри вы увидите круглую плату. Это и есть внутреннее устройство энергосберегающей лампы благодаря которому она работает. От перегрева радиоэлементы платы, как правило, почерневшие (если у вас в руках нерабочая лампа).

Проводки от колбы примотаны к четырем штырькам, имеющим квадратное сечение. Они расположены попарно по краям платы. Никакой пайки проводов нет, они именно примотаны, на что стоит обратить внимание.

Предохранитель является основным элементом схемы. Он защищает от перегорания все компоненты электронной платы. Иногда вместо предохранителя используется входной ограничительный резистор. Когда в лампе возникает какая-либо неисправность, в цепи растет ток, что приводит к сгоранию резистора, тогда цепь питания разрывается.

Один вывод резистора соединен с платой, а второй – с резьбовым контактом цоколя. Усажен резистор в термоусадочной трубке. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор. Дроссель или тороидальный трансформатор имеет кольцевой магнитопровод, на нем расположены как правило 3 обмотки.

Мигание лампы при частоте сети 50 Гц случается 100 раз в секунду. Поэтому энергосберегающая лампа может неблагоприятно сказываться на общем физическом состоянии человека, его работоспособности, особенно если он находится в условиях такой освещенности длительное время. Все эти вредные составляющие устранены в современных электронных балластах. Поэтому на здоровье окружающих не оказывается никакого негативного влияния.

Современный электронный балласт представляет собой небольшую электронную схему, в ней реализованы функции зажигания лампы без миганий, а также плавный разогрев спиралей катодов лампы. В современной энергосберегающей лампе происходит свечение газа с частотой 30-100 кГц. Шума при работе абсолютно нет, а электромагнитное поле практически отсутствует. На высокой частоте (30-100кГц) за счет близкого к единице коэффициента потребления электроэнергии формируется повышенная светоотдача.

Лампа может зажигаться с полным накалом практически сразу, либо яркость может нарастать постепенно. Это зависит от схемы балласта. В некоторых лампах процесс нарастания яркости может занимать пару минут. В таком случае сразу после включения наблюдается полумрак. К сожалению, на энергосберегающей лампе не указывают, какой используется алгоритм включения. Понять алгоритм можно только после того, как вы вкрутили лампочку в патрон.

Принцип работы энергосберегающей лампы

С вопросом как устроена энергосберегающая лампа, мы разобрались, теперь давайте в общих чертах разберемся, как работает лампа.

С обеих сторон внутри колбы находится два электрода анод и катод, в виде спиралей. Разряд между электродами возникает после того, как произошла подача питания. Ток протекает через смесь ртутных паров и инертного газа. Лампа зажигается, когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с медлительными атомами ртути.

Однако, большая часть светового излучения (98%), производимого энергосберегающей лампой – это ультрафиолет. Для человеческого зрения он невиден. Видимый же человеку свет, который идет от лампы, возникает благодаря слоям люминофора.

Под воздействием ультрафиолетового излучения эти слои светятся. От химического состава люминофора зависит цветность освещения, которую вырабатывает люминесцентная лампа. Люминофор нанесен на внутреннюю поверхность стеклянной колбы.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

Зеленая технология: как использовать энергоэффективный свет

Снижают счета за электроэнергию не только более эффективное освещение. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиоды не были бы сегодня во многих розетках, если бы не электроника, способная экономично управлять этими лампами. И все еще изучаются уроки о том, как снизить затраты на системы освещения.

Возьмем, к примеру, люминесцентное освещение. Старые балласты, питающие люминесцентные лампы, были не более чем трансформаторами, которые питали ламповый газ, подавая высокое напряжение для нагрева нитей.Балласт также служит ограничителем тока при включенной лампе. Проблема с балластами старого образца заключалась как в их громоздкости, так и в неэффективности.

стали популярны только с появлением схем электронного балласта, которые были одновременно экономичными и достаточно компактными, чтобы поместиться в цоколе патрона лампы. Сегодняшние драйверы CFL в основном представляют собой схемы импульсного источника питания, которые включают в себя коррекцию коэффициента мощности и защиту от таких условий, как короткое замыкание и обрыв лампы накаливания. В них вместо трансформаторов используется переключающая схема для генерации высокого напряжения (около 500 В), которое первоначально приводит в действие люминесцентные лампы, и более низких напряжений (около 200 В), поддерживающих работу лампы.Люминесцентные лампы наиболее эффективны при работе на частотах 20 кГц и выше, генерируемых электронными переключателями. Работа на более высоких частотах также позволяет уменьшить размер балластных компонентов и сделать корпус более компактным.

Электронные балласты имеют не только КЛЛ. Линейные флуоресцентные лампы также стали электронными. С 2006 года нормативные акты Министерства энергетики предписывали так называемые рейтинги балластной эффективности — по сути, показатель энергоэффективности. Оценки таковы, что балласты трансформаторного типа недостаточно эффективны для многих наиболее распространенных люминесцентных ламп, используемых в цехах и фабриках.В том же году ЕС запретил использование магнитных балластов, вынудив их перейти на электронные балласты для продаваемых там люминесцентных ламп.

Балласты могут быть электронными, но не все из них имеют одинаковый уровень интеграции. Некоторые производители до сих пор разрабатывают свои собственные. «Стоимость была препятствием для использования однокристальных балластов», — говорит директор по маркетингу Fairchild Semiconductor Клаудиа Иннес. Но есть тонкости в управлении люминесцентной лампой, которые могут быть процессом обучения для некоторых производителей.«По сравнению с включением лампы накаливания необходимо учитывать большее количество условий и обеспечивать меры безопасности для различных видов отказов», — говорит она. «Многие дизайнеры не знают, как это сделать. Таким образом, микросхемы электронного балласта обеспечивают надежную защиту от сбоев, чтобы проблема не повредила весь балласт ».

Например, импеданс лампы изменяется с возрастом. Это может сместить частоту колебаний от наиболее эффективной рабочей точки. Чтобы проверить наличие неисправностей, схемы балласта должны следить за пик-фактором (отношением пикового тока к среднеквадратичному).Коэффициент амплитуды, превышающий четыре, обычно означает, что срок службы лампы подошел к концу.

Затемнение — еще одна проблема. Балластные цепи обычно регулируют управляемый напряжением генератор на затемнение КЛЛ, но «если вы поместите регулируемый КЛЛ рядом с приглушенной лампой накаливания, вы заметите, что они не тускнеют в той же степени, и они не тускнеют так же. С точки зрения дизайна необходимо учитывать еще несколько вещей », — говорит Иннес.

Типичный электронный балласт сначала выпрямляет переменный ток, а затем преобразует полученный постоянный ток в сигнал в диапазоне 50 кГц с помощью переключателя MOSFET или IGBT.Это переключающее действие может генерировать гармоники в токе и напряжении. Эти искажения вызывают излучаемые помехи и снижают эффективность. Таким образом, электронные балласты обычно включают схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) для компенсации. Микросхемы PFC в основном удерживают время включения в фиксированном соотношении с входным линейным напряжением, поэтому нагрузка кажется резистивной по отношению к линии переменного тока.

Микросхема управления балластом затем обрабатывает предварительный нагрев и зажигание, отслеживает условия, которые указывают на обрыв нити накала, и реализует переключение при нулевом напряжении конечной высоковольтной ступени.Высоковольтный каскад, который фактически подключается к лампе, обычно представляет собой полумост, питающий МОП-транзисторы или IGBT.

Страница 2 из 2

Использование одного или нескольких чипов для реализации этих функций часто зависит от того, как производители рассматривают компромисс между стоимостью компонентов и всей системой. «Каждое соединение — это точка отказа, и каждый выбранный и установленный компонент имеет свою стоимость. Тем не менее, некоторые люди создают свои собственные », — говорит Иннес.

Точечный светильник на светодиодах
Два года назад не существовало такого понятия, как светодиодный уличный фонарь.Все изменилось в 2006 году с появлением сверхъярких светодиодов. «Сейчас требуется менее 100 светодиодов, чтобы генерировать эквивалент натриевой лампы высокого давления», — говорит Cree Inc . Директор по развитию бизнеса Марк МакКлер.

CREE Inc. изобрела свою сверхъяркую светодиодную архитектуру в 2006 году, а остальное уже история. Светодиоды теперь используются в уличном освещении, офисном освещении и других областях общего освещения, где снижение затрат на техническое обслуживание и электроэнергию компенсирует их более высокую цену.

Ключом к такому повороту событий стала разработка компанией CREE своего чипа питания EZBright LED.С тех пор другие производители выпустили версии светодиодов с высокой выходной мощностью. Но CREE разработала новую светодиодную топологию, которая, по ее словам, в два раза более эффективна, чем предыдущие чипы, и полагает, что она, возможно, на год опережает своих ближайших конкурентов.

Текущие исследования производителей светодиодов сосредоточены на повышении энергоэффективности и затрачиваемых люменов на доллар. Сегодня эти показатели составляют около 100 люмен / Вт и 40 люмен / доллар. Ожидается, что в 2010 году будет световая отдача 150 люмен / Вт при значительном снижении затрат.«Каждый раз, когда мы повышаем эффективность, появляется новая волна новых приложений», — говорит МакКлир.

Оказывается, преимущества светодиодов не ограничиваются эффективностью. «Замена лампочки стоит муниципалитету столько же, сколько и покупка новой лампы. Поскольку срок службы светодиодов в два-пять раз больше, чем у обычных ламп, они позволяют избежать больших затрат на техническое обслуживание », — говорит МакКлир. Кроме того, их использование для наружного освещения дает преимущество для сна: «Когда вы заменяете желтую натриевую лампу на светодиоды, люди думают, что вы убрали это место», — говорит МакКлир.«Это потому, что глаз имеет большую остроту зрения в диапазоне света светодиода. Камеры наблюдения лучше работают со светодиодной подсветкой, и люди действительно чувствуют себя в большей безопасности на парковках, освещенных светодиодами ».

Некоторые производители ламп теперь производят светильники для наружного освещения со светодиодами. В одном из них, Beta Lighting в Стертеванте, штат Висконсин, используются светодиоды CREE, сконфигурированные как световые полосы, каждая из которых содержит 20 светодиодов. Бета добавляет световые полосы для получения осветительных приборов определенного вывода. Фирма заявляет, что ее дизайн защищен более чем 20 патентами.

«Нашей самой большой проблемой было управление температурным режимом. Решив эту проблему, мы оптимизировали оптическую конструкцию, чтобы максимально использовать возможности светодиода », — говорит директор по продажам бета-версии Кевин Орт.

National Semiconductor рекомендует управлять группами светодиодов с помощью базовой настройки, в которой светодиоды разделены на подстроки, каждая из которых получает питание от отдельного драйвера. Это поддерживает напряжение на светодиодах ниже того, которое считается опасным и требует специальной изоляции и мер безопасности. Кроме того, один разомкнутая цепь светодиода не погасит весь световой поток.

Хотя уличные фонари с питанием от светодиодов дороже, чем обычные фонари, которые они заменяют, их содержание дешевле, говорит Орт.

Как сделать Драйверы
Светодиоды могут стать волной будущего, но, похоже, нет единого мнения о том, как лучше всего настроить их источник питания. «Пока нет установленной топологии для управления светодиодами», — заявляет National Semiconductor Corp . Старший инженер по приложениям Крис Ричардсон. «Если вы хотите управлять 100 светодиодами, чтобы получить максимальное количество света, есть много способов сделать это — фактически так много, что многие люди запуганы этой задачей.”

По словам Ричардсона, сегодня существует три общих подхода к управлению группами светодиодов. Первый и наиболее эффективный — просто подключить светодиоды последовательно от источника постоянного тока. Проблема с этим подходом заключается в том, что он может включать в себя достаточно высокие напряжения, чтобы их можно было классифицировать как опасные по UL. Используемые высоковольтные компоненты могут быть дорогими. «Это нормально, если вы действительно понимаете все правила техники безопасности и готовы выполнять двойную изоляцию и изоляцию. Но это ужасно с точки зрения тестирования безопасности, и я не рекомендую это делать », — говорит Ричардсон.

Второй, немного другой подход, также использует одноступенчатый источник питания, но включает гальваническую развязку, обычно в виде трансформатора. Это позволяет обойти некоторые проблемы безопасности и имеет преимущество доступности в виде готовых коммерческих устройств. По словам Ричардсона, проблема в том, что такой подход применим только для цепочек, состоящих максимум из восьми светодиодов. «Таким образом можно произвести не более 1 А», — объясняет он. «Это дорого, потому что вы платите надбавку за инжиниринг, который идет на поставку.”

Третий способ является наиболее распространенным. В нем используется коммерческий преобразователь переменного / постоянного тока, который выдает выходное напряжение ниже 60 В, что позволяет оставаться ниже опасного напряжения. Выходной сигнал поступает на несколько преобразователей постоянного / постоянного тока, каждый из которых управляет цепочкой светодиодов. Помимо предотвращения опасных уровней напряжения, этот подход гарантирует, что некоторые светодиоды будут гореть в случае отказа одного из них.

«Вам нужно больше времени на разработку схемы такого типа, но результат является наиболее гибким и надежным из трех возможных», — говорит Ричардсон.Устранение необходимости работать при высоком напряжении также может быть наименее сложным для большинства инженеров. «Я не встречал много инженеров по источникам питания, хорошо разбирающихся в высоковольтном переменном и низковольтном постоянном токе», — говорит Ричардсон.

Замыкание контакта

Beta LED , (800) 236-6800, betaled.com
CREE Inc ., (919) 313-5300, cree.com
Fairchild Semiconductor ,
(207) 775-8100 , fairchildsemi.com
National Semiconductor , (800) 272-9959, national.com

Советы по энергосбережению от Nodak Electric Cooperative

Советы по энергосбережению

Мы используем фонари для освещения, украшения и безопасности, поэтому неудивительно, что на освещение может приходиться до 20% наших годовых счетов за электроэнергию. Вот несколько советов по экономии электроэнергии и денег с помощью домашнего освещения.

• Замените КЛЛ или лампы накаливания на светодиоды. Замена люминесцентных ламп или ламп накаливания, особенно тех, которые горят более одного часа в день, на светодиодные (светоизлучающие диодные) лампы может значительно сократить расходы на освещение. Хотя в некоторых случаях светодиоды могут быть самыми дорогими заранее, срок службы лампы сделает ее более экономичной в долгосрочной перспективе. К тому же стоимость светодиодов продолжает падать.
• Сравните люмены, когда решите, какая лампочка вам подойдет. люмен — это количество производимого света, а мощность — это количество энергии, необходимое для загорания лампочки.Например, энергосберегающая лампа может создавать такое же количество люменов, что и традиционная лампа, но при этом потребляет на 75% меньше энергии.
• Выключайте свет, когда выходите из комнаты, , даже если вы вернетесь через несколько минут. Неверно, что при включении лампочки происходит скачок напряжения. Лампа, которая включена всего на одну секунду, потребляет энергии только на одну секунду. Поэтому хуже оставить свет включенным, чем включать и выключать его несколько раз.
• Подумайте об использовании освещения с датчиком движения , которое может быть отличным вариантом в помещениях, где свет часто остается включенным, например, в детской игровой комнате или на открытом воздухе.Выключатели дверных замков, в которых при открытии двери включается свет, также являются отличными энергосберегающими средствами освещения для шкафов или кладовых.
• Включая диммеры. Они могут помочь вам использовать меньше энергии, и они являются отличным способом создать определенную атмосферу, обеспечивая широкий диапазон светового потока.
• Максимально используйте естественное освещение. Подумайте о том, как переставить мебель, чтобы лучше использовать естественный свет. Вы также можете покрасить стены в более светлый цвет и добавить зеркала в свой декор, чтобы сделать вещи ярче.И не забывайте мыть окна. Удивительно, насколько вы можете улучшить естественное освещение в своем доме с помощью быстрой мойки окон.
• Используйте несколько переключателей. Некоторые помещения, такие как семейные комнаты, требуют сильного освещения только часть времени. Энергию можно сэкономить, установив светильники на двух или трех контурах, чтобы можно было контролировать уровень освещенности. Лампы, в которых используются трехходовые лампы, могут выполнять ту же функцию.
• Используйте лампы. Часто лампа дает вам достаточное количество света по более низкой цене, чем верхний свет.

Что такое энергоэффективное освещение и методы его реализации

По оценкам, на освещение приходится около 20% от общего объема производства электроэнергии в мире. Качество и количество света не только влияют на наше здоровье, комфорт, безопасность и производительность, но также влияют на экономику.Многие страны тратят огромные средства из своего бюджета на электроэнергию на освещение.

Для достижения эффективного использования электроэнергии страны постоянно переходят на энергоэффективное освещение, которое является наиболее экономичным и надежным методом энергосбережения. В области освещения используются хорошо известные технологии для оптимизации существующих средств управления и осветительного оборудования для снижения потребления энергии при более высоком качестве освещения. Давайте подробно обсудим эту концепцию.

Когда потребление энергии продуктом снижается, не влияя на его производительность, конечный отклик или уровень комфорта пользователя, это называется энергоэффективностью. Энергоэффективный продукт потребляет меньше энергии для выполнения той же функции по сравнению с тем же продуктом с большим потреблением энергии.

Энергоэффективность в секторе освещения обеспечивает необходимый уровень освещенности схемы освещения для приложения, для которого она была разработана, при минимальном потреблении энергии.Проще говоря, энергоэффективное освещение может сэкономить электроэнергию, сохраняя при этом хорошее качество и количество света.

Энергоэффективное освещение предполагает замену (или переоснащение) традиционных ламп (например, ламп накаливания) на энергоэффективные, такие как люминесцентные лампы, лампы CFL и светодиодные лампы. Он также включает в себя надлежащие средства управления освещением, такие как таймеры, средства управления на основе инфракрасных и ультразвуковых датчиков и т. Д.

Он включает автоматическое выключение света, когда он не используется, особенно в дневное время.В нем используются электронные дроссели вместо балластов при обычном освещении, а также с использованием электронных схем; при необходимости можно добиться затемнения света.

Эти энергоэффективные схемы могут применяться для внешнего освещения, внутреннего освещения жилых домов и внутреннего освещения коммерческих зданий. Эти схемы не только снижают потребление энергии, но и улучшают качество освещения, повышают безопасность и благополучие персонала, а также уменьшают воздействие на окружающую среду.

Освещение является основным требованием любого объекта и влияет на повседневную деятельность людей. Это составляет значительную часть общего потребления энергии в бытовых, коммерческих и промышленных установках.

В промышленности потребление энергии для освещения составляет лишь небольшую часть от общего объема потребляемой энергии, что составляет около 2-5 процентов от общего объема потребления энергии. На его долю приходится от 50 до 90 процентов в домашнем секторе, и она может возрасти до 20-40 процентов в случае коммерческого / строительного секторов, комплексов информационных технологий и гостиниц.

Таким образом, это становится важной областью, в которой необходимо экономить энергию, особенно в бытовом секторе. Поэтому решения для повышения эффективности освещения играют ключевую роль в возможностях энергосбережения.

Из-за высокого энергопотребления традиционные лампы накаливания и лампы высокого разряда необходимо заменить энергосберегающими лампами. Традиционные лампы не только потребляют большое количество электроэнергии, но и используют большую часть потребляемой энергии для производства тепла, а не света (например, 90% потребляемой энергии в случае ламп накаливания).

С установкой энергоэффективного освещения количество потребляемой энергии в конечном итоге будет снижено, что приведет к снижению счетов за электроэнергию.

Следовательно, необходимо энергоэффективное освещение

• Для снижения потребления электроэнергии, тем самым уменьшая счета за электроэнергию
• Для экономии электроэнергии, а не потерь в виде потерь
• Для снижения выбросов парниковых газов, поскольку обычные лампы вызывают выбросы CO ₂
• Для снижения пиковой нагрузки

Вы также можете прочитать: Сколько ватт солнечных батарей нам нужно для наших бытовых электроприборов?

Лучшим и эффективным решением для энергосбережения является внедрение энергоэффективных технологий освещения в секторе освещения, что облегчает всестороннюю модернизацию систем освещения и управления.

Были внесены значительные улучшения и инновации в технологии освещения, которые могут предложить большой потенциал для экономии энергии во многих осветительных приложениях, таких как домашнее освещение, уличное освещение, гостиничные и розничные прожекторы, офисное и промышленное освещение и т. Д.

Ниже перечислены методы или типы энергоэффективного освещения , которые обычно используются как возможности энергосбережения.

1. Замена ламп на энергоэффективные лампы

Энергоэффективные лампы могут обеспечить такое же количество освещения с большей экономией энергии при низких затратах по сравнению с обычными лампами.Традиционные лампы накаливания потребляют много энергии для получения света, при этом 90 процентов потребляемой энергии выделяется в виде тепла, а также они потребляют больше энергии, обычно в 3-5 раз больше, чем фактическое количество для производства света.

Энергоэффективные лампы решают эти проблемы, предлагая гораздо больше преимуществ, чем лампы накаливания. Два самых популярных варианта энергоэффективных ламп — это CFL (компактные люминесцентные лампы) и LED (светоизлучающие диоды) лампы.

КЛЛ лампы представляют собой миниатюрные или фигурные версии люминесцентных ламп большого размера.Эти лампы сочетают в себе эффективность люминесцентного освещения с популярностью и удобством ламп накаливания.

Вкручиваются в светильники, подходящие для всех стандартных ламп накаливания, но не в стандартные люминесцентные светильники с длинными трубками. В зависимости от марки и области применения они бывают разных стилей, цветов и размеров.

КЛЛ потребляют на 75 процентов меньше энергии и производят на 75 процентов меньше тепла для получения того же количества света по сравнению с лампами накаливания.Они служат в 10-15 раз дольше и стоят в 10-20 раз дороже, чем лампы накаливания.

Эти лампы изготовлены с трубкой из фосфорного стекла, состоящей из инертного газа (аргона) и паров ртути. Они используют электронный балласт для создания высокого напряжения во время запуска, и это может быть отдельный блок или постоянно встроенная лампа. Некоторые специальные и старые модели КЛЛ поставляются с отдельным балластом, в то время как некоторые КЛЛ имеют встроенный балласт.

Когда через электроды пропускают электрический ток, возбуждаются электроны, связанные с атомами ртути, которые, в свою очередь, излучают ультрафиолетовый свет.Когда ультрафиолетовый свет попадает на флуоресцентное покрытие, он превращается в видимый свет.

Сравнительная таблица ламп накаливания, КЛЛ и светодиодных ламп.

На сегодняшнем рынке доступны различные типы ламп CFL. Некоторые из них — спиральные лампы, трехтрубные лампы, торшеры, шаровые лампы, прожекторы и канделябры. В случае замены ламп накаливания КЛЛ выбираются в соответствии с люменами, которые указывают количество генерируемого света, как показано на рисунке ниже.

Они доступны в различных цветах света, таких как теплый белый и мягкий белый, холодный белый и ярко-белый и т. Д., В зависимости от типа применения. В таблице ниже показан диапазон светлых цветов КЛЛ для конкретного применения.

Светодиоды представляют собой твердотельные полупроводниковые устройства и более энергоэффективны, чем даже КЛЛ. Они производят мало тепла и более качественное освещение, чем любые другие лампы. На момент создания использование светодиодов было ограничено в качестве индикаторов с одной лампочкой в ​​электронных схемах.

Позже несколько светодиодов объединены в группы для разработки небольших ламп в устройствах с батарейным питанием, таких как зарядные фонари, фонарики и т. Д. Сегодня светодиодные лампы доступны во многих новых стилях ламп, которые достаточно ярки, чтобы заменить традиционные лампы накаливания.

Светодиодные лампы потребляют на 75 процентов меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания, и на 50 процентов меньше энергии, чем у КЛЛ. Они могут служить в 8-25 раз дольше, чем лампы накаливания, и до четырех раз дольше, чем CFL.В отличие от ламп накаливания и КЛЛ, светодиодные лампы не выделяют тепла и, следовательно, достаточно холодны, чтобы их можно было прикоснуться. Но это дороже; однако они доступны в долгосрочной перспективе.

Светодиоды состоят из полупроводниковых материалов и образуют PN переходы. Когда ток течет через эти соединения, он высвобождает энергию в виде света. Длина волны и, следовательно, цвет света зависят от состава материалов. Светодиоды могут излучать желтый, красный, синий, зеленый и белый свет.Для освещения несколько белых светодиодов сгруппированы в кластеры, чтобы обеспечить необходимое освещение для приложения.

Светодиодные лампы доступны в различных формах, размерах и стилях в зависимости от типа применения, для которого они предназначены. Некоторые из этих типов включают в себя рассеянные лампы, светодиодные лампы с регулируемой яркостью, лампы со штыревым цоколем для трекового освещения, лампы с ввинчиваемым цоколем для отражателя, светодиоды с пламенным наконечником и ламповые светодиодные лампы.

Сравнение ламп накаливания, КЛЛ, светодиодных и галогенных ламп и ламп.

2. Улучшение управления освещением

Освещением можно управлять с помощью различных датчиков, чтобы лампы могли работать всякий раз, когда они необходимы. Эти датчики обнаруживают присутствие людей, движение, время или присутствие и на основе выходного сигнала датчика включают и выключают лампы. Типы этих элементов управления включают инфракрасные датчики, автоматические таймеры, датчики движения (инфракрасные и ультразвуковые датчики) и диммеры.

Фотодатчики контролируют дневные условия и, соответственно, посылают сигналы на главный контроллер для автоматического выключения ламп на рассвете и включения в сумерках.Этот тип управления освещением обычно используется для уличного и наружного освещения.

Уличное освещение — еще одна важная область энергосбережения, поскольку оно способствует значительному энергопотреблению, особенно на автомагистралях. Централизованные системы управления чаще всего используются при управлении уличным освещением.

Популярным централизованным управлением является система SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных), которая обеспечивает удаленное управление работой уличных фонарей из центра.Системы на основе GSM / GPRS также используются для дистанционного управления уличным освещением.

3. Замена существующих приспособлений и балластов

Замена энергоэффективных принадлежностей новыми энергоэффективными приспособлениями и балластом дает превосходную экономию энергии, долговечность и надежность. Основная функция светильника или осветительной арматуры — распределять, направлять и рассеивать свет.

Некоторые светильники могут поглощать более половины света, излучаемого лампой, что снижает эффективность освещения.Светильники с более высокой эффективностью могут излучать больше света, и, следовательно, можно сэкономить энергию и деньги. Такие светильники состоят из отражателей, которые направляют свет в нужном направлении.

Все газоразрядные лампы требуют пускорегулирующего устройства для достижения требуемой работы. Обычные балласты магнитного типа вызывают потери мощности, которые обычно составляют 15 процентов от мощности лампы. Это также может повысить температуру прибора во время работы. Поэтому необходимо выбрать правильный балласт, чтобы снизить потери балласта, температуру арматуры и мощность системы.На сегодняшнем рынке доступно много электронных или твердотельных балластов, которые могут сэкономить от 20 до 30 процентов энергии по сравнению со стандартными балластами.

Вы также можете прочитать:

Электроэнергетика и энергия | Физика II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитайте мощность, рассеиваемую резистором, и мощность, подаваемую источником питания.
• Рассчитайте стоимость электроэнергии при различных обстоятельствах.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. Зная, что мощность — это коэффициент использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии ? На ум могут прийти линии электропередачи. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт. (См. Рис. 1 (а).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность.Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Рис. 1. (a) Какая из этих лампочек, лампа мощностью 25 Вт (вверху слева) или лампа мощностью 60 Вт (вверху справа), имеет более высокое сопротивление? Что потребляет больше тока? Что потребляет больше всего энергии? Можно ли по цвету сказать, что нить накаливания мощностью 25 Вт круче? Является ли более яркая лампочка другого цвета, и если да, то почему? (кредиты: Дикбаух, Wikimedia Commons; Грег Вестфолл, Flickr) (б) Этот компактный люминесцентный светильник (КЛЛ) излучает такую ​​же интенсивность света, как и лампа мощностью 60 Вт, но при входной мощности от 1/4 до 1/10.(кредит: dbgg1979, Flickr)

Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q — это перемещенный заряд, а V, — напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность — это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность равна

[латекс] P = \ frac {PE} {t} = \ frac {qV} {t} \\ [/ latex].

Учитывая, что ток равен I = q / t (обратите внимание, что Δ t = t здесь), выражение для мощности становится

P = IV

Электроэнергия ( P ) — это просто произведение тока на напряжение.Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность измеряется в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A ⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. {2} R \\ [/ latex].

Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.) Из трех различных выражений для электрической мощности можно получить различное понимание. Например, P = В ² / R означает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше передаваемая мощность.Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат в P = V ² / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампочки мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Пример 1. Расчет рассеиваемой мощности и тока: горячая и холодная энергия

(a) Рассмотрим примеры, приведенные в Законе Ома: сопротивление и простые цепи и сопротивление и удельное сопротивление.Затем найдите мощность, рассеиваемую автомобильной фарой в этих примерах, как в горячую, так и в холодную погоду. б) Какой ток он потребляет в холодном состоянии?

Для горячей фары нам известны напряжение и ток, поэтому мы можем использовать P = IV , чтобы найти мощность. Для холодной фары нам известны напряжение и сопротивление, поэтому мы можем использовать P = V ² / R , чтобы найти мощность.

Вводя известные значения тока и напряжения для горячей фары, получаем

P = IV = (2.{2}} {0,350 \ text {} \ Omega} = 411 \ text {W} \\ [/ latex].

30 Вт, рассеиваемые горячей фарой, являются типичными. Но 411 Вт в холодную погоду на удивление выше. Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.

Ток при холодной лампочке можно найти несколькими способами. Переставляем одно из уравнений мощности, P = I ² R , и вводим известные значения, получая

[латекс] I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} = \ sqrt {\ frac {411 \ text {W}} {{0.350} \ text {} \ Omega}} = 34,3 \ text {A} \\ [/ latex].

Холодный ток значительно выше, чем установившееся значение 2,50 А, но ток быстро снизится до этого значения по мере увеличения температуры лампы. Большинство предохранителей и автоматических выключателей (используемых для ограничения тока в цепи) спроектированы так, чтобы выдерживать очень высокие токи на короткое время при включении устройства. В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует использования специальных плавких предохранителей с замедленным срабатыванием.

Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию. Поскольку P = E / t , мы видим, что

E = Pt

— это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение интервала времени t . Например, чем больше горело лампочек, тем больше использовалось P ; чем дольше они работают, тем больше т .Единицей измерения энергии в счетах за электричество является киловатт-час (кВт ⋅ ч), что соответствует соотношению E = Pt . Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если у вас есть некоторое представление об их потребляемой мощности в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости киловатт-часа для вашей электросети. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, можно преобразовать в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт ⋅ ч = 3.6 × 10 ⁶ Дж.

Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снизит стоимость, но и снизит воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии в доме расходуется на освещение, в то время как в коммерческих учреждениях эта цифра приближается к 40%.Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза эффективнее ламп накаливания — это верно как для длинных ламп, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. Рис. 1 (b).) Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить на КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, соединенную со стандартным резьбовым основанием, подходящим для стандартных розеток лампы накаливания. (В последние годы были решены оригинальные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными затратами на КЛЛ.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные фонари (представляющие собой группу небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.

Отношение E = Pt может оказаться полезным во многих различных контекстах.Энергия, которую ваше тело использует во время упражнений, зависит, например, от уровня мощности и продолжительности вашей активности. Количество нагрева от источника питания зависит от уровня мощности и времени его применения. Даже доза облучения рентгеновского изображения зависит от мощности и времени воздействия.

Пример 2. Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)

Если стоимость электроэнергии в вашем районе составляет 12 центов за кВтч, какова общая стоимость (капитальные плюс эксплуатация) использования лампы накаливания мощностью 60 Вт в течение 1000 часов (срок службы этой лампы), если стоимость лампы составляет 25 центов? (б) Если мы заменим эту лампочку компактной люминесцентной лампой, которая дает такой же световой поток, но на четверть мощности и стоит 1 доллар.50, но длится в 10 раз дольше (10 000 часов), какова будет общая стоимость?

Чтобы найти эксплуатационные расходы, мы сначала находим используемую энергию в киловатт-часах, а затем умножаем ее на стоимость киловатт-часа.

Энергия, используемая в киловатт-часах, определяется путем ввода мощности и времени в выражение для энергии:

E = Pt = (60 Вт) (1000 ч) = 60,000 Вт ч

В киловатт-часах это

E = 60.0 кВт ⋅ ч.

Сейчас стоимость электроэнергии

= (60,0 кВт ч) (0,12 долл. США / кВт час) = 7,20 долл. США.

Общая стоимость составит 7,20 доллара за 1000 часов (около полугода при 5 часах в день).

Поскольку CFL использует только 15 Вт, а не 60 Вт, стоимость электроэнергии составит 7,20 доллара США / 4 = 1,80 доллара США. КЛЛ прослужит в 10 раз дольше, чем лампа накаливания, так что инвестиционные затраты будут составлять 1/10 стоимости лампы за этот период использования или 0.1 (1,50 доллара США) = 0,15 доллара США. Таким образом, общая стоимость 1000 часов составит 1,95 доллара США.

Следовательно, использование КЛЛ намного дешевле, даже если начальные вложения выше. Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывается.

1) Составьте список номинальной мощности для ряда приборов в вашем доме или комнате.Объясните, почему что-то вроде тостера имеет более высокий рейтинг, чем цифровые часы. Оцените энергию, потребляемую этими приборами в среднем за день (оценивая время их использования). Некоторые приборы могут указывать только рабочий ток. Если бытовое напряжение составляет 120 В, используйте P = IV . 2) Проверьте общую мощность, используемую в туалетах на этаже или в здании вашей школы. (Возможно, вам придется предположить, что используемые длинные люминесцентные лампы рассчитаны на 32 Вт.) Предположим, что здание было закрыто все выходные, и что эти огни были включены с 6 часов вечера.{2} R \\ [/ латекс].

• Энергия, используемая устройством с мощностью P за время t , составляет E = Pt .

Концептуальные вопросы

1. Почему лампы накаливания тускнеют в конце своей жизни, особенно незадолго до того, как их нити оборвутся?

Мощность, рассеиваемая на резисторе, равна P = V ² / R , что означает, что мощность уменьшается при увеличении сопротивления. Тем не менее, эта мощность также определяется соотношением P = I ² R , что означает, что мощность увеличивается при увеличении сопротивления.Объясните, почему здесь нет противоречия.

Задачи и упражнения

1. Какова мощность разряда молнии 1,00 × 10 ² МВ при токе 2,00 × 10 ⁴ A ?

2. Какая мощность подается на стартер большого грузовика, который потребляет 250 А тока от аккумуляторной батареи 24,0 В?

3. Заряд в 4,00 Кл проходит через солнечные элементы карманного калькулятора за 4,00 часа. Какова выходная мощность, если выходное напряжение вычислителя равно 3.00 В? (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Полоса солнечных элементов прямо над клавишами этого калькулятора преобразует свет в электричество для удовлетворения своих потребностей в энергии. (Источник: Эван-Амос, Wikimedia Commons)

4. Сколько ватт проходит через него фонарик с 6,00 × 10 ² за 0,500 ч использования, если его напряжение составляет 3,00 В?

5. Найдите мощность, рассеиваемую каждым из этих удлинителей: (a) удлинительный шнур с сопротивлением 0,0600 Ом, через который 5.00 А течет; (б) более дешевый шнур с более тонким проводом и сопротивлением 0,300 Ом.

6. Убедитесь, что единицами измерения вольт-ампер являются ватты, как следует из уравнения P = IV .

7. Покажите, что единицы 1V ² / Ω = 1W, как следует из уравнения P = V ² / R .

8. Покажите, что единицы 1 A ² ⋅ Ω = 1 Вт, как следует из уравнения P = I ² R .

9. Проверьте эквивалент единиц энергии: 1 кВт ч = 3,60 × 10 ⁶ Дж.

10. Электроны в рентгеновской трубке ускоряются до 1,00 × 10 ² кВ и направляются к цели для получения рентгеновских лучей. Вычислите мощность электронного луча в этой трубке, если она имеет ток 15,0 мА.

11. Электрический водонагреватель потребляет 5,00 кВт на 2,00 часа в сутки. Какова стоимость его эксплуатации в течение одного года, если электроэнергия стоит 12,0 центов / кВт · ч? См. Рисунок 3.

Рисунок 3. Водонагреватель электрический по запросу. Тепло в воду подается только при необходимости. (кредит: aviddavid, Flickr)

12. Сколько электроэнергии необходимо для тостера с тостером мощностью 1200 Вт (время приготовления = 1 минута)? Сколько это стоит при 9,0 цента / кВт · ч?

13. Какова будет максимальная стоимость КЛЛ, если общая стоимость (капиталовложения плюс эксплуатация) будет одинаковой как для КЛЛ, так и для ламп накаливания мощностью 60 Вт? Предположим, что стоимость лампы накаливания составляет 25 центов, а электричество стоит 10 центов / кВтч.Рассчитайте стоимость 1000 часов, как в примере с КЛЛ по рентабельности.

14. Некоторые модели старых автомобилей имеют электрическую систему 6,00 В. а) Каково сопротивление горячему свету у фары мощностью 30,0 Вт в такой машине? б) Какой ток протекает через него?

15. Щелочные батареи имеют то преимущество, что они обеспечивают постоянное напряжение почти до конца своего срока службы. Как долго щелочная батарея с номиналом 1,00 А · ч и 1,58 В будет поддерживать горение лампы фонарика мощностью 1,00 Вт?

16.Прижигатель, используемый для остановки кровотечения в хирургии, выдает 2,00 мА при 15,0 кВ. а) Какова его выходная мощность? б) Какое сопротивление пути?

17. В среднем телевизор работает 6 часов в день. Оцените ежегодные затраты на электроэнергию для работы 100 миллионов телевизоров, предполагая, что их потребляемая мощность составляет в среднем 150 Вт, а стоимость электроэнергии составляет в среднем 12,0 центов / кВт · ч.

18. Старая лампочка потребляет всего 50,0 Вт, а не 60,0 Вт из-за истончения ее нити за счет испарения.Во сколько раз уменьшается его диаметр при условии равномерного утонения по длине? Не обращайте внимания на любые эффекты, вызванные перепадами температур.

Медная проволока калибра 19. 00 имеет диаметр 9,266 мм. Вычислите потери мощности в километре такого провода, когда он пропускает 1,00 × 10 ² A.

Холодные испарители пропускают ток через воду, испаряя ее при небольшом повышении температуры. Одно такое домашнее устройство рассчитано на 3,50 А и использует 120 В переменного тока с эффективностью 95,0%.а) Какова скорость испарения в граммах в минуту? (b) Сколько воды нужно налить в испаритель за 8 часов работы в ночное время? (См. Рисунок 4.)

Рис. 4. Этот холодный испаритель пропускает ток непосредственно через воду, испаряя ее напрямую с относительно небольшим повышением температуры.

21. Integrated Concepts (a) Какая энергия рассеивается разрядом молнии с током 20 000 А, напряжением 1,00 × 10 ² МВ и длиной 1.00 мс? (б) Какую массу древесного сока можно было бы поднять с 18ºC до точки кипения, а затем испарить за счет этой энергии, если предположить, что сок имеет те же тепловые характеристики, что и вода?

22. Integrated Concepts Какой ток должен вырабатывать подогреватель бутылочек на 12,0 В, чтобы нагреть 75,0 г стекла, 250 г детской смеси и 3,00 × 10 ² алюминия с 20 ° C до 90º за 5,00 мин?

23. Integrated Concepts Сколько времени требуется хирургическому прижигателю для повышения температуры 1.00 г ткани от 37º до 100, а затем закипятите 0,500 г воды, если она выдает 2,00 мА при 15,0 кВ? Не обращайте внимания на передачу тепла в окружающую среду.

24. Integrated Concepts Гидроэлектрические генераторы (см. Рис. 5) на плотине Гувера вырабатывают максимальный ток 8,00 × 10 ³ А при 250 кВ. а) Какова выходная мощность? (b) Вода, питающая генераторы, входит и покидает систему с низкой скоростью (таким образом, ее кинетическая энергия не изменяется), но теряет 160 м в высоте.Сколько кубических метров в секунду необходимо при КПД 85,0%?

Рисунок 5. Гидроэлектрические генераторы на плотине Гувера. (кредит: Джон Салливан)

25. Integrated Concepts (a) Исходя из 95,0% эффективности преобразования электроэнергии двигателем, какой ток должны обеспечивать аккумуляторные батареи на 12,0 В 750-килограммового электромобиля: отдых до 25,0 м / с за 1,00 мин? (b) Подняться на холм высотой 2,00 × 10 ² м за 2,00 мин при постоянной 25.Скорость 0 м / с при приложении силы 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? (c) Двигаться с постоянной скоростью 25,0 м / с, прилагая силу 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? См. Рисунок 6.

Рис. 6. Электромобиль REVAi заряжается на одной из улиц Лондона. (кредит: Фрэнк Хебберт)

26. Integrated Concepts Пригородный легкорельсовый поезд потребляет 630 А постоянного тока напряжением 650 В при ускорении.а) Какова его мощность в киловаттах? (b) Сколько времени нужно, чтобы достичь скорости 20,0 м / с, начиная с состояния покоя, если его загруженная масса составляет 5,30 × 10 ⁴ кг, предполагая эффективность 95,0% и постоянную мощность? (c) Найдите его среднее ускорение. (г) Обсудите, как ускорение, которое вы обнаружили для легкорельсового поезда, сравнивается с тем, что может быть типичным для автомобиля.

27. Integrated Concepts (a) Линия электропередачи из алюминия имеет сопротивление 0,0580 Ом / км. Какова его масса на километр? б) Какова масса на километр медной линии с таким же сопротивлением? Более низкое сопротивление сократит время нагрева.Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

28. Integrated Concepts (a) Погружной нагреватель, работающий на 120 В, может повысить температуру 1,00 × 10 ² -граммовой алюминиевой чашки, содержащей 350 г воды, с 20 ° C до 95 ° C за 2,00 мин. Найдите его сопротивление, предполагая, что оно постоянно в процессе. (b) Более низкое сопротивление сократит время нагрева. Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

29. Integrated Concepts (a) Какова стоимость нагрева гидромассажной ванны, содержащей 1500 кг воды, от 10 ° C до 40 ° C, исходя из эффективности 75,0% с учетом передачи тепла в окружающую среду? Стоимость электроэнергии 9 центов / кВт kWч. (b) Какой ток потреблял электрический нагреватель переменного тока 220 В, если на это потребовалось 4 часа?

30 . Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 ² МВт мощности при 480 В? (b) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если они имеют коэффициент 1.00 — сопротивление Ом? (c) Что неразумного в этом результате? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

31. Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 ² МВт мощности при 10,0 кВ? (b) Найдите сопротивление 1,00 км провода, которое вызовет потерю мощности 0,0100%. (c) Каков диаметр медного провода длиной 1,00 км, имеющего такое сопротивление? (г) Что необоснованного в этих результатах? (e) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

32.Создай свою задачу Рассмотрим электрический погружной нагреватель, используемый для нагрева чашки воды для приготовления чая. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете необходимое сопротивление нагревателя, чтобы он увеличивал температуру воды и чашки за разумный промежуток времени. Также рассчитайте стоимость электроэнергии, используемой в вашем технологическом процессе. Среди факторов, которые необходимо учитывать, — это используемое напряжение, задействованные массы и теплоемкость, тепловые потери и время, в течение которого происходит нагрев.Ваш инструктор может пожелать, чтобы вы рассмотрели тепловой предохранительный выключатель (возможно, биметаллический), который остановит процесс до того, как в погружном блоке будут достигнуты опасные температуры.

Глоссарий

электрическая мощность:

— скорость, с которой электрическая энергия подается источником или рассеивается устройством; это произведение тока на напряжение

Избранные решения проблем и упражнения

1. 2,00 × 10 ¹² Вт

5.{6} \ text {J} \\ [/ latex]

11. 438 $ / год

13. $ 6.25

15. 1.58 ч

17. 3,94 миллиарда долларов в год

19. 25,5 Вт

21. (а) 2,00 × 10 ⁹ Дж (б) 769 кг

23. 45.0 с

25. (а) 343 A (б) 2,17 × 10 ³ A (в) 1,10 × 10 ³ A

27. (а) 1,23 × 10 ³ кг (б) 2,64 × 10 ³ кг

29. (a) 2,08 × 10 ⁵ A
(b) 4,33 × 10 ⁴ МВт
(c) Линии передачи рассеивают больше мощности, чем они должны передавать.
(d) Напряжение 480 В неоправданно низкое для напряжения передачи. В линиях передачи на большие расстояния поддерживается гораздо более высокое напряжение (часто сотни киловольт), чтобы уменьшить потери мощности.

LED — Освещение дороги и экономия энергии | Винсент Табора | 0xMachina

Внедрение светодиодов LED (Light Emitting Diodes) произвело революцию в том смысле, что заново изобрели лампочку, сделав ее более энергоэффективной и энергосберегающей. Это проверенное световое решение, имеющее широкий спектр применения.От систем коммерческого освещения до производства компьютерных дисплеев. Светодиодные технологии также нашли свое применение в дисплеях смартфонов, обеспечивая лучшую контрастность и более высокое качество изображения. Следующее поколение телевизоров и компьютерных мониторов также будет включать светодиоды для дисплеев с более высоким разрешением, поддерживающих такие функции, как HDR.

Когда дело доходит до освещения, светодиоды не рассеивают столько энергии, поэтому они более эффективны. При освещении меньше энергии теряется на тепло по сравнению с лампами накаливания.Лампа накаливания излучает только около 10% света, а остальное — это пустая трата тепла. Это делает светодиоды идеальными для коммерческого и промышленного освещения. Это также делает светодиоды более экологичными за счет снижения выбросов в результате энергопотребления.

Светодиодный светильник в сборе

Светодиодные светильники во многом отличаются от других источников света. В них не используется нить накаливания, как в лампе накаливания, и не требуется отвод газов, как в люминесцентных лампах (включая КЛЛ). Светодиоды производят свет с помощью электронного компонента, называемого диодом .Это полупроводник, который испускает фотоны, когда на цепь подается напряжение и течет ток.

Типичная светодиодная лампа похожа на другие типы. Он может иметь стеклянный или пластиковый купольный диффузор, закрывающий диод. Однако такой корпус не нужен, потому что светодиоды — это твердотельные лампы. Он также имеет базовое резьбовое основание, совместимое с розетками для домашнего и офисного освещения. Для поглощения избыточного тепла пластина теплопроводности действует как теплоотвод. Существуют «умные светодиодные» лампочки, которые объединяют некоторые функции искусственного интеллекта, которые дополнительно экономят энергию за счет управления яркостью в зависимости от того, находятся ли люди в комнате.

Центральным компонентом светодиодных фонарей является драйвер . Его функция — выпрямлять более высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока. Драйвер регулирует мощность для защиты светодиода от колебаний напряжения. Он работает аналогично балласту для люминесцентных ламп или трансформатору для лампочек. Сам драйвер — это компонент интегральной схемы, который встроен в лампочку. Одна из причин, по которой светодиодная лампа не работает, — это повреждение или отсутствие драйвера.

Преимущества

Ниже приведены основные преимущества светодиодных ламп перед другими системами освещения.

1. Энергоэффективность — основная причина — эффективность. Светодиоды потребляют меньше энергии, что позволяет сэкономить не только на энергопотреблении, но и снизить затраты на освещение. Это связано с его световой эффективностью , которая представляет собой количество света, излучаемого на единицу мощности, потребляемой лампочкой, измеряемой в ваттах (Вт). Светодиоды с рейтингом ENERGY STAR потребляют на 75% меньше энергии и служат в 25 раз дольше, чем лампы накаливания.Это приводит к значительной экономии затрат на электроэнергию.
2. Повышенная безопасность — поскольку светодиоды потребляют меньше энергии, они могут намного лучше работать в низковольтных электрических системах. Как правило, они намного безопаснее, так как предотвращают риск возгорания из-за короткого замыкания или неисправного соединения. Перегрузки в системах освещения могут привести к перегоранию цепи и, в некоторых случаях, возгоранию в случае короткого замыкания.
3. Увеличенный срок службы — в среднем светодиодная лампа работает от 50 000 до 100 000 часов. Это в 2-4 раза длиннее, чем у большинства люминесцентных, металлогалогенных и даже натриевых ламп, и в 40 раз больше, чем у обычных ламп накаливания.Поскольку они служат дольше, они также требуют меньшего обслуживания.
4. Хорошо работают в экстремальных условиях — светодиоды хорошо работают как в холодной, так и в горячей среде. Светодиоды могут работать от -40 F до 180 F. Светодиод также не имеет задержки или необходимого времени «прогрева» для работы.
5. Направленный свет — Хотя большинство источников света ненаправленные, светодиоды являются направленными. Это означает, что светодиоды излучают гораздо более концентрированный свет, который идеально подходит для направленного освещения. Примеры этого включают прожекторы, прожекторы и потолочные светильники.Прожекторы излучают гораздо более широкий световой пучок, до 160 градусов. Это распространяется на гораздо большую площадь с лучшим освещением, чем другие источники света. Светодиодные точечные светильники также используются для более направленного освещения с более узким светом. Даунлайты, которые освещают области вниз от столба или потолка, обычно имеют более широкий угол луча, чтобы покрыть большую площадь, чем точечные светильники.
6. Больше яркости — светодиоды создают ощущение большей яркости благодаря свойству распространения луча и направленного освещения.Это мера угла, под которым свет направлен на объект. Чем шире угол, тем лучше освещение. Таким образом, угол луча 120 градусов освещает большую площадь, чем угол луча 45 градусов.
7. High Color Rendering Index (CRI) — светодиоды имеют высокий индекс цветопередачи, что означает, что они могут отображать более точные цвета освещенных объектов. Светодиодный свет показывает реальный цвет объектов при сравнении с естественным освещением. Это количественная мера, основанная на стоимости. Индикаторы имеют индекс цветопередачи 80 и выше.Чем выше значение, тем лучше. Большинство светодиодов, излучающих белый свет, по шкале интенсивности близки к дневному свету.
8. Экологичность — светодиоды все еще оставляют углеродный след в процессе производства. Однако у них нет тех же проблем с окружающей средой, которые характерны для традиционного освещения, такого как люминесцентные или ртутные лампы. По истечении срока службы лампочки ртуть требует особого обращения. Это опасные отходы, которые могут нанести вред здоровью людей и окружающей среде.Еще одним очевидным признаком его экологичности является то, что он потребляет меньше энергии, что снижает выбросы углерода электростанциями (что также может быть спорным в зависимости от того, является ли источник энергии ископаемым или возобновляемым топливом).

Примеры использования

Вот несколько вариантов использования, в которых светодиодное освещение имело огромное значение.

Лос-Анджелес, проект модернизации светодиодных уличных фонарей
Город Лос-Анджелес успешно устанавливает светодиодные фонари на уличных фонарях с 2012 года. На первом этапе проекта светодиодные светильники были установлены на 141 089 уличных фонарях. К моменту завершения проекта в 2020 году будет установлено 17 миллионов уличных фонарей с использованием светодиодов. Тогда это было провозглашено крупнейшим в мире проектом по замене уличных фонарей. Городские власти заменили натриевые светильники High Pressure Sodium (HPS) , которые были неэффективными и потребляли много электроэнергии.Светодиодные фонари потребляют на 63% меньше энергии, а также служат намного дольше, что позволяет экономить время на техническом обслуживании. Это изменение также улучшило видимость для водителей в ночное время. При полном развертывании светодиодов город Лос-Анджелес, по оценкам, сэкономит 2,5 миллиона долларов в год на эксплуатационных расходах и 7,5 миллиона долларов на электроэнергии.

Проект преобразования светодиодного освещения в городское освещение
В LACMA (Музей искусств округа Лос-Анджелес) , заменив лампы накаливания на выставке «Городские огни», на светодиодные фонари удалось сэкономить до 90% энергии.Первоначально он состоял из 309 ламп накаливания. Заменив его, за 10 лет это сэкономит примерно 3 173 047 кВт-ч потребляемой электроэнергии. Модернизированные лампы светодиодных ламп также соответствуют интенсивности и цвету оригинала, поэтому они излучают такую ​​же температуру света, как и лампы накаливания.

OLED-дисплеи
Компания Samsung является лидером и новатором в разработке и брендинге дисплеев OLED (органических светоизлучающих диодов) .Диоды представляют пиксели на дисплее. Панель OLED состоит из отдельных пикселей, которые находятся в состоянии на «1» или на «0», что означает, что свет управляется на уровне пикселей или субпикселей. Это устраняет необходимость в задней подсветке (используемой в ЖК-панелях), поэтому вы получаете более насыщенный и яркий дисплей, который не влияет на контрастность. Черные кажутся самыми темными, а белые — самыми светлыми. OLED обеспечивает более высокий коэффициент контрастности с поддержкой таких функций, как HDR (High Dynamic Range), и более широкую цветовую гамму.OLED впервые появился в потребительских электронных устройствах, таких как дисплеи смартфонов, потому что они также были энергоэффективными, позволяя экономить заряд батареи для потребительских устройств. Samsung также разработала AMOLED (активная матрица OLED), , , где добавляет слой полупроводниковой пленки за панелью OLED, что значительно ускоряет активацию пикселей. Это делает его идеальным для дисплеев с более высоким разрешением и большим количеством пикселей. Дисплей

Праздничные огни
Возможно, будет справедливо сказать, что светодиодные декоративные светильники позволили потребителям сэкономить на расходах и потреблении энергии во время праздников.Многие рождественские огни теперь используют светодиодную технологию для замены ламп накаливания. Светодиодные фонари не только менее энергоемкие, но и более безопасные, гибкие и долговечные. Системы освещения лампами накаливания имеют тенденцию быть хрупкими, особенно стекла в лампочках. Узнайте больше о праздничных огнях, включая типы светодиодов, из предыдущей статьи по этой ссылке.

Освещение жилых и коммерческих помещений
Переход на светодиоды для освещения домов и предприятий стал практическим решением.Это не только снижает расходы, но и обеспечивает лучшее освещение. Для коммерческого использования в торговых центрах и деловых районах он больше нравится покупателям. Хотя CFL и флуоресцентные лампы имеют схожий свет, они не так эффективны. Люминесцентные лампы также не имеют такой же срок службы, как светодиодные, поэтому их необходимо будет заменить раньше, что потребует большего обслуживания. Согласно варианту использования Stouch Lighting, когда Институт Франклина модернизировал свои парковочные гаражные фонари светодиодными:

• Снижение энергии: 66% Снижение по сравнению с существующим потреблением энергии освещения
Снижение
• кВтч: Снижение 264 902 кВтч
• Годовая экономия на техобслуживании: 7 674 доллара
• Снижение выбросов парниковых газов: 896 935 фунтов

Светодиодное освещение также намного ярче по сравнению с люминесцентными лампами, что делает их идеальными для лучшей видимости в общественных местах в ночное время.Поскольку светодиоды также имеют более высокий индекс цветопередачи, люди могут более точно видеть цвета ночью без оранжево-красноватого свечения от натриевых ламп.

. Руководство по техническим характеристикам светодиодов.

. При выборе светодиода FTC (Федеральная торговая комиссия) в США установила этикетку Lighting Facts . Он содержит следующую информацию:

• Яркость лампы в люменах
• Годовая стоимость (на основе 3 часов ежедневного использования)
• Ожидаемая продолжительность жизни или срок службы в годах или часах
• Внешний вид света или цветовая температура, измеренная в Кельвинах (K )
• Индекс цветопередачи (CRI)
• Рейтинг безопасности UL (Лаборатория страховщиков)
• Энергия, потребляемая в ваттах
• Сертификация Energy Star

Цветовая корреляционная температура (CCT) дает оценку белых светодиодных ламп .Для светодиода это может быть от 4500K до 7000K. Это означает, что они будут иметь более прохладный и голубоватый свет для температур выше 4500 К. Чем ниже температура, тем теплее и желтого или оранжевого цвета свет, на который падает лампа накаливания. Для светодиодов яркость также измеряется люменами, а не ваттами. Ватты — это количество энергии, потребляемой светодиодной лампой. Остальные индикаторы не требуют пояснений или обсуждались в предыдущем разделе.

 Прочтите, как повторно использовать поврежденные CFL: Как легко повторно использовать / отремонтировать поврежденные CFL - пошаговый метод