Напряжение на электрической лампе 220 в

Изучаем устройство светодиодных ламп на 220В

Уже на протяжении многих лет мы применяли обычные лампы накаливания для освещения дома, квартиры, офиса или промышленного предприятия. Однако с каждым днем цены на электроэнергию стремительно растут, что заставляет нас отдавать предпочтение более энергоэффективным устройствам, обладающим высоким КПД, длительным сроком службы и способными создавать необходимый световой поток с минимальными затратами. Именно к таким устройствам относятся светодиодные лампы на 220 вольт, преимущества которых мы постараемся раскрыть в полном объеме в данной статье.

Внимание! В этой публикации приводятся примеры схем, с питанием от опасного для жизни напряжения 220В. Собирать и испытывать такие схемы разрешается только лицам, имеющим необходимое образование и допуски!

Самая простая схема

Светодиодная лампа на 220 В — это одна из разновидностей ламп освещения, световой поток в которой создается за счет преобразования электрической энергии в световой поток с помощью кристалла светодиода. Для работы светодиодов от стационарной бытовой сети 220 В необходимо собрать самую простейшую схему, изображенную ниже на рисунке.

Схема светодиодной лампы на 220 вольт состоит из источника переменного напряжения 220–240 В, выпрямительного моста для преобразования переменного тока в постоянный, ограничительного конденсатора С1, конденсатора для сглаживания пульсаций С2 и светодиодов, подключаемых последовательно от 1-го до 80 штук.

Принцип работы

При подаче переменного напряжения 220 В переменной частоты (50 Гц) на драйвер светодиодной лампы, оно проходит через токоограничивающий конденсатор С1 на выпрямительный мост, собранный из 4-х диодов.

После этого на выходе моста мы получаем постоянное выпрямленное напряжение, требующееся для работы светодиодов. Однако для получения непрерывного светового потока, в драйвер необходимо добавить электролитический конденсатор C2 для сглаживания пульсаций, возникающих при выпрямлении переменного напряжения.

Глядя на устройство светодиодной лампы на 220 вольт, мы видим, что там присутствуют сопротивления R1 и R2. Резистор R2 служит для разрядки конденсатора для защиты от пробоя при выключенном питании, а R1 — для ограничения тока, подаваемого на светодиодный мост при включении.

Схема с дополнительной защитой

Также в некоторых схемах есть дополнительное сопротивление R3, расположенное последовательно светодиодам. Оно служит для защиты от бросков тока в цепях светодиодов. Цепочка R3—C2 представляет классический фильтр низкой частоты (НЧ).

Схема с активным ограничителем тока

В этом варианте схемы ограничивающим ток элементом является сопротивление R1. Такая схема будет иметь показатель коэффициента мощности или cos φ близкий к единице, в отличие от предыдущих вариантов с токоограничивающим конденсатором, представляющих из себя реактивную нагрузку. Недостаток такого варианта в необходимости рассеивать значительное количество тепла на резисторе R1.

Для разрядки остаточного напряжения конденсатора C1 до нуля в схеме применен резистор R2.

Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В

Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:

Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Самая большая хитрость при подключении светодиодных ламп на 220 в, что никакой хитрости нет. Подключение происходит абсолютно точно также, как вы это делали с лампами накаливания или компактными люминесцентными лампами (КЛЛ). Для этого: обесточьте цоколь, а затем вкрутите в него лампу. При установке никогда не касайтесь металлических частей лампы: помните, что иногда нерадивые электрики вместо фазы могут провести через выключатель ноль. В таком случае, фазное напряжение никогда не будет сниматься с цоколя.

Производители выпустили светодиодные аналоги всех, выпускавшихся ранее типов ламп с самыми разными цоколями: Е27, Е14, GU5.3 и так далее. Принцип установки для них остается такой же.

Если же Вы купили светодиодную лампочку, рассчитанную на 12 или 24 Вольта, тогда Вам не обойтись без блока питания. Подключение источников света производится параллельно: все «плюсы» лампочек вместе к плюсовому выходу блока питания, а все «минусы» вместе — к «минусу» блока питания.

В данном случае, важно соблюдать полярность («плюс» — к «плюсу», «минус» — к «минусу»), поскольку светодиоды будут испускать световой поток только в том случае, если соблюдена полярность! Некоторые изделия при переполюсовке могут выйти из строя.

Внимание! Не перепутайте блок питания (источник питания) постоянного напряжения с трансформатором. Трансформатор дает на выходе переменное напряжение, в то время как источник питания — постоянное напряжение.

Например, у вас есть мебельная подсветка на кухне, в гардеробе или в другом месте, составленная из 4-х галогенных ламп мощностью 40 Вт и напряжением 12 В, запитанных от трансформатора. Вы решили заменить эти лампы на светодиодные 4 штуки по 4–5 Вт.

Внимание! В этом случае необходимо заменить используемый ранее трансформатор на источник постоянного напряжения 12 В мощностью не менее 16–20 Вт.

Иногда подобные светодиодные лампы для точечных светильников в большинстве случаев комплектуются блоком питания на заводе-изготовителе. При покупке таких ламп следует одновременно озадачиться и покупкой источника питания.

Как сделать простую светодиодную лампочку

Для того, чтоб собрать светодиодную лампу нам потребуется старая люминесцентная лампа, точнее ее основание с цоколем, длинный кусок 12 В светодиодной ленты,и пустая алюминиевая 330 мл банка

Для питания такой лампы понадобится источник постоянного напряжение на 12 В такого размера, чтобы без проблем вошел внутрь банки.

Итак, теперь само изготовление:

Обмотайте лентой банку, как показано на рисунке.
Припаяйте провода от светодиодной ленты к выходу источника питания (ИП).
Вход ИП проводами припаяйте к цоколю основания лампы.
Сам источник надежно закрепите внутри банки, предварительно вырезав достаточное по размеру отверстие для пропускания ИП внутрь.
Приклейте банку с лентой к основанию корпуса с цоколем и лампа готова.

Конечно, такая лампа не шедевр дизайнерского искусства, но зато сделана своими руками!

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

1. Выход из строя светодиодов

Поскольку в светодиодной лампе все светодиоды подключены последовательно, если выходит хотя бы один из них, вся лампочка перестает светится поскольку возникает обрыв цепи. В большинстве случаев светодиоды в лампах на 220 применяются 2-х типоразмеров: SMD5050 и SMD3528.

Для устранения этой причины необходимо найти вышедший из строя светодиод и заменить его на другой, или же поставить перемычку (перемычками лучше не злоупотреблять — так как они могут увеличить ток через светодиоды в некоторых схемах). При решении проблемы вторым способом незначительно уменьшится световой поток, однако лампочка опять станет светить.

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Для этого подаем «+» на анод, а «–» на катод. Если светодиод не засветится, значит он вышел из строя. Таким образом нужно проверить каждый из светодиодов лампы. Также вышедший из строя светодиод можно определить визуально, это выглядит примерно так:

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

2. Выход из строя диодного моста

В большинству случаев при таковой неисправности основная причина — заводской брак. И в таком в случае зачастую «вылетают» и светодиоды. Для решения данной проблемы необходимо заменить диодный мост (или диоды моста) и проверить все светодиоды.

Чтобы проверить диодный мост необходим мультиметр. Необходимо подать на вход моста переменное напряжение 220 В, и проверить напряжение на выходе. Если на выходе оно остается переменным, то значит диодный мост вышел из строя.

Если диодный мост собран на отдельных диодах, их можно поочередно выпаять и проверить прибором. Диод должен пропускать ток только в одном направлении. Если он вообще не пропускает ток или пропускает при подаче на катод положительной полуволны значит он вышел из строя и требует замены.

3. Плохая пайка выводных концов

В данном случае нам будет необходим мультиметр. Нужно разобраться в схеме светодиодной лампы и далее проверять все точки, начиная со входного напряжения 220 В и заканчивая выводами светодиодов. Исходя из опыта, данная проблема присуща дешевым светодиодным лампам и чтоб ее устранить достаточно паяльником дополнительно пропаять все детали и компоненты.

Где купить лампу

Максимально быстро закрыть вопрос можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Заключение

Светодиодная лампа 220 в — это энергоэффективное устройство, обладающее хорошими техническими характеристиками, простой конструкцией и легкой эксплуатацией, что позволяет их использования как в домашних, так и промышленных условиях.

Также стоит отметить, чтоб при наличии некоторых приспособлений, образования и опыта можно определить неисправности светодиодных ламп на 220 вольт и с минимальными затратами устранить их.

Видео по теме

Изучаем устройство светодиодных ламп на 220В

Внимание! В этой публикации приводятся примеры схем, с питанием от опасного для жизни напряжения 220В. Собирать и испытывать такие схемы разрешается только лицам, имеющим необходимое образование и допуски!

Самая простая схема

Принцип работы

Схема с дополнительной защитой

Схема с активным ограничителем тока

Для разрядки остаточного напряжения конденсатора C1 до нуля в схеме применен резистор R2.

Устройство светодиодных ламп для цепей переменного тока напряжением 220В

Светодиодные лампочки состоят из следующих компонентов:

Цоколя (Е27, Е14, Е40 и так далее) для вкручивания в патрон светильника, бра или люстры;
Диэлектрической прокладки между цоколем и корпусом;
Драйвера, на котором собрана схема для преобразования переменного напряжения в постоянного необходимой величины;
Радиатора, который служит для отвода тепла от светодиодов;
Печатной платы, на которую впаиваются светодиоды (типоразмеров SMD5050, SMD3528 и так далее);
Резисторов (чипы) для защиты светодиодов от пульсирующего тока;
Светорассеивателя для создания равномерного светового потока.

Как подключить светодиодные лампы на 220 вольт

Внимание! Не перепутайте блок питания (источник питания) постоянного напряжения с трансформатором. Трансформатор дает на выходе переменное напряжение, в то время как источник питания — постоянное напряжение.

Внимание! В этом случае необходимо заменить используемый ранее трансформатор на источник постоянного напряжения 12 В мощностью не менее 16–20 Вт.

Как сделать простую светодиодную лампочку

Итак, теперь само изготовление:

Обмотайте лентой банку, как показано на рисунке.
Припаяйте провода от светодиодной ленты к выходу источника питания (ИП).
Вход ИП проводами припаяйте к цоколю основания лампы.
Сам источник надежно закрепите внутри банки, предварительно вырезав достаточное по размеру отверстие для пропускания ИП внутрь.
Приклейте банку с лентой к основанию корпуса с цоколем и лампа готова.

Конечно, такая лампа не шедевр дизайнерского искусства, но зато сделана своими руками!

Основные неисправности светодиодных ламп на 220 вольт

Исходя из многолетнего опыта, если не горит светодиодная лампа 220 в, то причины могут быть следующими:

1. Выход из строя светодиодов

Чтоб найти поврежденный светодиод нам понадобится источник питания с низким током (20 мА) или мультиметр.

Причиной данной поломки в большинстве случаев является отсутствие какой-либо защиты светодиода.

2. Выход из строя диодного моста

3. Плохая пайка выводных концов

Где купить лампу

Заключение

Видео по теме

Как повысить срок жизни ретро лампочки накаливания?

Внешний вид лампы накаливания

Изделие проектировалось и дорабатывалось многими учеными в разные периоды. Первая электрическая дуга была зажжена ученым Петровым В.В. в 1802 году. Изобретение состояло из двух угольных стержней, которые подключались к полюсам гальванической батареи. В момент их сближения возникал электрический разряд, и над элементами формировалась светящаяся дуга. Применение такой лампы в быту было невозможным по ряду причин – неудобство конструкции, быстрое перегорание угольных стержней. Зато мировые ученые начали понимать, из чего сделать лампу.

Спустя 70 лет в 1872 году Лодыгин А.Н. получил патент на лампу накаливания. В качестве спирали в ней был использован стержень ретортного угля, который находился под стеклянным колпаком.

Уже в 1880 году 10 мая лампочкой Лодыгина было обустроено уличное освещение в Санкт-Петербурге на Литейном мосту. Срок службы источника света составлял всего 2 месяца (пока не перегорал угольный стержень).

В 1880 году в США Томас Эдисон представил усовершенствованную лампу накаливания Лодыгина. Он сумел добиться устранения воздуха из стеклянной колбы, что обеспечило более длительное горение спирали и более яркое её свечение. Эдисон также разработал цоколь с резьбой для ввинчивания лампы в патрон.

Читайте также: Эксперимент № 3. ШИМ. Управление яркостью светодиода

В 1910 году было принято решение скручивать вольфрамовую нить в спираль для увеличения ресурса её службы. Таким образом, изделие теперь работает вместо первоначальных 50-100 часов целых 1000 ч.

Принцип теплового получения излучения используют и при производстве галогеновых ламп дневного света.

Напряжение светодиодных ламп

Я думаю что большинство людей давно закончивших школу и не имеющих дела с электричеством еще тогда забыли чем принципиально отличается ток от напряжения. А это желательно понимать.

Во многих книгах для пояснения разницы между током и напряжением проводится аналогия с водопроводной трубой. Но мне не очень нравится это сравнение. Любой предмет, брошенный из определенной высоты будет падать и в определенный момент достигнет поверхности земли. Его притягивает гравитация. Так вот напряжение — это сила, которая заставляет двигаться ток, как и гравитация притягивает предметы. А вот сила тока, если продолжить аналогию, это размер предмета, чем больше, тем сильнее ударит. Гравитация, как и напряжение не убьет если не будет предмета (тока).

А теперь вернемся к светодиодным лампам. Один светодиод или светодиодный чип, это вид полупроводника, который может пропускать ток только в одном направлении. Светодиоды могут работать от напряжения 4-12 Вольт. И даже больше, светодиодам нужно постоянное напряжение для нормальной работы. Но в стандартной электрической сети совсем другие условия.

В светодиодных лампах несколько светодиодов объединяются последовательно в один массив, и все они получают ток светодиодной лампы от общего блока питания. У многих светодиодных ламп, работающих от напряжения сети внутри есть специальное устройство, драйвер, который включает выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный, трансформатор, чтобы снизить очень высокое входящее напряжение, а также, возможно, стабилизационный компонент, чтобы уменьшить колебания тока.

Большинство современных светодиодных ламп, которые предназначены для домашнего использования и промышленности предназначены для напряжения питания 110-220 Вольт. Это достигается путем объединения нескольких чипов, как сказано выше. За остальное понижение напряжения и получение постоянного тока отвечает драйвер, встроенный в каждую лампу.

Но если у такой лампочки нет встроенного драйвера, а вы хотите запустить ее от обычной сети, вам потребуется внешнее устройство, которое будет выполнять те же функции, обеспечит нужное напряжение светодиодных ламп и выпрямит ток светодиодной лампы.

Стандартные настенные адаптеры, рассчитанные для другого оборудования, не подойдут, они не спалят светодиоды, но использовать их не рекомендуется. Они могут вызвать мерцание из-за неправильной светодиодной нагрузки, а также сокращают срок службы лампы. Поэтому нужно использовать драйверы, разработанные только для вашего вида ламп.

В последнее время появились светодиоды, работающие от переменного напряжения. Но так как светодиоды пропускают ток только в одну сторону, по своей природе они все равно остались устройствами, работающими на постоянном токе. В них одна честь диода светится при положительном токе, вторая при отрицательном цикле. Таким образом, мы получаем однородное свечение. Но для таких ламп тоже нужен драйвер, если они не приспособлены для работы от 220 вольт.

Из чего состоит лампа

Строение лампы накаливания

Строение и схема лампы накаливания выглядят так:

стеклянная колба грушевидной или округлой формы;
тело накала (вольфрамовая или угольная нить), расположенное в ней на двух держателях-крючках;
два электрода;
предохранитель;
ножка;
цоколь (корпус) с изолятором;
его контакт (донышко).

Окисление вольфрамовой нити (спирали, тела накала) исключается за счет её помещения в вакуум или газообразную среду. Ими наполняют стеклянную колбу.

Принцип работы электрической лампы накаливания

Рассмотрев, из чего состоит лампочка, важно понять и принцип её работы:

При включении света через донышко цоколя к телу накала проходит ток.
Вольфрамовая нить сильно разогревается после замыкания электрической цепи, что приводит к её свечению.
На этот момент температура нити достигает 570 градусов.
Таким образом спектр свечения лампочек сдвинут в сторону теплых температур.

Для справки: чем ниже градус вольфрамовой/угольной нити, тем ниже будет доля энергии, которая подходит к телу накала и провоцирует его видимое излучение. Ретро-лампы тем и отличаются, что медленнее и слабее прогревают спираль.

Преимущества и недостатки

Лампы накаливания имеют ряд своих достоинств:

приемлемую стоимость;
компактные габариты;
мгновенную реакцию на включение/выключение;
отсутствие мерцания, неблагоприятно воздействующего на глаза;
инертность к скачкам напряжения;
мягкая гамма свечения, способствующая расслаблению, созданию атмосферы уюта;
хороший индекс цветопередачи, равный Ra 90;
работа в любых условиях (в том числе при высокой влажности);
постоянная доступность для потребителя;
экологичность;
отсутствие шума при работе;
инертность к ионизирующей радиации.

К недостаткам ламп накаливания относят такие моменты:

Читайте также: Лампы для выращивания растений дома: какую выбрать?

хрупкость, чувствительность к механическим повреждениям;
сравнительно малый срок эксплуатации;
низкий КПД, не превышающий 5-7% (отношение расходуемой мощности к видимому излучению);
пожарная опасность при прямом контакте лампы с горючими веществами (текстиль, солома и др.);
вероятность взрыва при термическом ударе или разрыве спирали под напряжением.

Несмотря на все перечисленные недостатки, привычные лампочки уверенно сохраняют за собой занятые позиции. Более 70% населения СНГ все еще пользуются ими.

Маленькие лампочки накаливания, рассчитанные на напряжение 3.5 вольт, часто использовались в карманных фонариках. Было это в 70-80-х гг прошлого века. В те времена еще не существовало массового производства светодиодов. Встречались и другие маленькие лампы, например, на 2.5 и 12 В. Последние соответствовали напряжению автомобильного свинцового аккумулятора. С другой стороны, напряжение в бытовой сети было (и остается) 220 В.

Ламп на 3.5 В было много, розеток — тоже, а статистика — вещь неумолимая. Нетрудно догадаться, что нашлось немало желающих проверить, как горит лампа, рассчитанная на напряжение 3.5 В, если ее подключить к электрической сети напряжением 220 В.

Первый рассказ о таком случае я услышал в 4 классе от учителя природоведения. У него при таком эксперименте выбило в квартире пробки. Второй случай мог закончиться не так хорошо… Знакомый взял лампочку от новогодней гирлянды (вероятно, она была рассчитана на напряжение 3.5 или 12 В) и решил подключить ее к розетке. Он отвернулся спиной в момент, когда включал вилку в розетку, — лампа сразу же взорвалась, осколок застрял в пиджаке от школьной формы. Хорошо, что школьную форму делали из плотного материала.

Но еще раньше аналогичный случай произошел именно со мной. Дело было в раннем дестве, когда я еще ходил в детский садик. Я заметил, что лампочка на 3.5 В вкручивается в гайку; под руку попалась электрическая вилка и отрезок провода. Грешным делом тогда я уже научился прикручивать провода к вилке. Прикрутил. Лампочку вкрутил в гайку и подсоединил к ней провода от вилки, причем оба провода к одному контакту лампы.

Включил вилку в розетку. Со звуком «Бах!» внутри вилки произошла зеленая вспышка, полетели искры. На этом все и кончилось, через несколько секунд я просто вынул вилку из розетки. Разумеется, имело место короткое замыкание, поскольку оба провода были подключены к одному контакту, а сама лампа не пострадала. Вероятно, выбило автоматические пробки. В любом случае, эксперимент сошел с рук: когда мама пришла с работы, она вряд ли догадалась о причине выбитых пробок.

Итак, лет через 35 решил повторить свой детский эксперимент. На это раз возраст обязывал позаботиться об безопасности: делаю ведь не только для себя, но и чтобы другие могли при желании это воспроизвести (особо не рискуя).

Меры по безопасности можно условно разделить на две части:

1. Электрическая безопасность;

2. Механическая безопасность (защита от осколков, если баллон лампы взорвется).

Электрическая безопасность

: нельзя допустить короткого замыкания. Сопротивление маленькой электрической лампочки слишком низкое, поэтому сила тока может вырасти сверх меры (помните закон Ома?) Другими словами, произойдет короткое замыкание. В лучшем случае сработает автоматическая защита на распределительном щитке или сгорит плавкий предохранитель. В худшем случае может сгореть проводка и то, что в нее включено (холодильник, компьютер, телевизор и т.д.) Чтобы не произошло короткое замыкание, последовательно с маленькой лампочкой нужно включить достаточное сопротивление. Я использовал для этой цели лампу на 220 В (100 Вт).

Механическая безопасность

Читайте также: Лучшие светильники на солнечных батареях по отзывам покупателей

: в случае взрыва лампочки нельзя допустить поражение осколками людей и окружающих предметов. Для этого я поместил лампочку внутрь толстого стеклянного флакона. В случае гипотетического взрыва осколки его повредят, но не полетят дальше. Дополнительно объектив фотоаппарата защищал прозрачный светофильтр [1]. Разумеется, надел защитные очки — на всякий случай.

Перед опытом решил проверить, как ведет себя лампа накаливания на 3.5 В при разном напряжении. Подключил лампу к регулируемому блоку питания, который дает постоянное напряжение до 12 В. Параллельно включил в цепь мультиметр («китайский тестер»), т.к. не доверял регулятору блока (вернее, его точности).

Оказалось, что лампочка начинает гореть, когда напряжение питания достигает примерно 0.5 В: небольшой участок спирали светится красноватым. При напряжении в 1 В лампа светилась желтым: тускло, но уже гораздо ярче. При напряжении 2 В и более свечение стало ярким, на видео уже нельзя различить раскаленный волосок (он теряется в свечении), хотя визуально раскаленную спираль вполне можно видеть. При 3 В и более лампа светит белым светом с желтоватым оттенком. — Довольно ярко. При напряжении 4-8 В лампа светила уже исключительно белым, очень ярким светом. Когда я поднял напряжение до 9 В, лампа перегорела, после чего напряжение скачкообразно выросло до 11.7 В (мультиметр был включен параллельно, поэтому перегоревшая лампа не разомкнула цепь).

После опыта выяснилось, что колба лампы покрылась изнутри черным налетом: это конденсировался пар вольфрама, который испарился с поверхности спирали! Оказалось, что спираль лампы не перегорела (по крайней мере, визуально) — по-видимому, перегорел электрод внутри лампы.

В ходе опыта выяснилась неприятная особенность блока питания: если выставить на регуляторе блока напряжение выше, чем необходимо, чтобы лампочка загорелась, а потом включить блок, то лампа будет гореть. После этого напряжение можно регулировать: и вверх, и вниз. Но если опустить напряжение ниже необходимого для горения лампы, то блок отключался, после чего попытки поднять напряжение регулятором не давали результата до тех пор, пока вы не выключите блок из сети и не выставите на его регуляторе напряжение выше необходимого для горения лампы. При таком положении регулятора блок можно было снова включить. Не смертельно, но неудобно: уменьшается наглядность видео.

Кстати, в школьные годы я провел аналогичный эксперимент с аналогичным результатом. Блока питания тогда у меня не было, зато был фонарик с батарейками. Фонарик питался от трех «круглых» батареек, каждая напряжением 1.5 В (вместе — 4.5 В). Я умудрился выкрутить крышку фонарика (через которую замыкалась цепь) и подсоединил вместо нее еще одну «плоскую» батарейку, которая давала напряжение 4.5 В (итого, — 9 В). Лампа, рассчитанная на напряжение 3.5 В, светила очень ярким белым светом, фонарик напоминал прожектор (особенно, если светить ним в тумане). После нескольких непродолжительных включений колба лампы также покрылась черным налетом вольфрама — было ясно, что лампа скоро перегорит. Но я мимо воли ускорил этот процесс, включив в цепь еще одну «круглую» батарейку на 1.5 В (итого, — 10.5 В) — при включении лампа перегорела моментально: была лишь короткая вспышка.

__________________________________________________ 1 В опыте по взрыву ампулы с гексаном, помещенной в огонь, я пренебрег защитой фотоаппарата, в результате осколок повредил линзу объектива, а ремонт обошелся недешево (хорошо, что вообще нашлась линза на замену: модель старая, таких уже давно не выпускают). См. статью Взрыв ампулы с гексаном (ампулу поместили в огонь). Explosion of ampoule with hexane (in fire) [ссылка]

КПД и долговечность

Влияние напряжения на срок службы лампочки

Разбирая, как устроена лампа накаливания, важно понять коэффициент ее полезного действия. При световой температуре 3400 Кельвинов КПД элемента составляет 15%. Имеется в виду отношение потребляемой мощности к видимому человеческим глазом световому излучению. При температуре 2700 К (средняя нормальная для обычной бытовой лампы) коэффициент полезного действия равен всего 5%.

Чем выше температура накала, тем большим будет КПД. Но при этом срок службы изделия снижается. К примеру, если повысить напряжение на 20%, яркость освещения станет сильнее – повысится КПД лампочки, однако срок эксплуатации сократится на 90-95%. Соответственно, снижение напряжения приводит к уменьшению коэффициента полезного действия изделия и увеличению срока его эксплуатации.

Экономия электричества – меняем лампы накаливания!

Тема эта, пожалуй, банальна, наверняка все в курсе, что можно уменьшить потребление электроэнергии в 5-10 раз, заменив старые добрые лампы накаливания на энергосберегающие или светодиодные. Однако на практике частенько видишь, что люди по-прежнему используют лампы накаливания, не спеша переходить на новые, хотя преимущества их вроде бы и очевидны. Так что давайте ещё раз поговорим о том, чем хороши новые лампы, как и сколько они позволят нам сэкономить.

Итак, у нас есть три варианта ламп: лампы накаливания – это всем известная прозрачная колба и раскалённая вольфрамовая спираль внутри, энергосберегающие ламы (официальное название – компактные люминесцентные лампы, КЛЛ) – такой небольшой вариант лампы дневного цвета с белыми трубками, светится люминофорное покрытие внутри трубок, светодиодные лампы – как понятно из названия, свет излучают светодиоды (о четвёртом виде ламп – галогенных, в отдельной статье). У этих видов ламп при примерно одинаковой яркости будут отличаться потребляемая мощность, срок службы и цена. Я предлагаю вашему вниманию сравнительную таблицу, за основу которой возьмём популярную шестидесятиваттную лампу накаливания и посмотрим на её экономные аналоги:

Тип лампы	Потр. мощность, Вт	Срок службы, часов	Цена, руб.
Накаливания	60	1.000	15
Энергосберегающая (КЛЛ)	12	6.000	120
Светодиодная (LED)	8	30.000	250

И что мы можем увидеть из этой таблицы? Мы можем увидеть, что каждая следующая лампа выгоднее предыдущего вида хотя бы потому, что у неё больше срок службы! Если взять за основу срок службы светодиодной лампы (разные производители указывают от 25 до 50 тыс. часов), то получается, что за это время надо сменить 5 энергосберегающих – что будет стоить 5*120=600 рублей, или 30 штук ламп накаливания на 15*30=450 рублей. Получается, что переход на светодиодные лампы себя уже оправдывает!

Теперь посмотрим, что мы сможем сэкономить на электричестве. Предположим, лампочка работает у нас в среднем по 2 часа в день (понятно, что зимой – больше, летом – меньше, но в целом за год возьмём цифру в два часа). Итого за год она будет работать 700 часов (будем считать, что две недели в году вы уезжаете на отдых, округлим до 350 дней). Лампа накаливания за это время сожжёт 700*60=42 кВт*час, что при округлённой цене электричества в 5 руб. за 1 кВт*час «скушает» у вас 210 рублей. В то же время энергосберегающая лампа заберёт из бюджета лишь 700*12/1000*5=42 рубля, а светодиодная ещё в полтора раза меньше – 28 рублей. Как видите, энергосберегающая лампа оправдает себя меньше чем за год, а светодиодная – меньше чем за пару лет. Если у вас в квартире 20 ламп накаливания, то заменив их, через год-два вы будете получать чистую экономию около 3500 рублей в год!

Какую лампу выбрать на замену: светодиодную или энергосберегающую? По соображениям экономии электроэнергии не так принципиально, если она не горит по пол дня (тогда точно светодиодную). С другой стороны, срок эксплуатации светодиодной лампы выше, так что она выгоднее. И по эксплуатационным параметрам светодиодная, пожалуй, лучше: хорошо работает при низких температурах, не критична к частым включениям/выключениям, экологичнее (в КЛЛ используется ртуть, которая загрязнит землю при нашей «утилизации» в помойку), прочнее. Светодиодные также имеют более привычную форму колбы или свечи, в отличие от трубочек энергосберегающих ламп.

Из расчёта также видно, что менять лампу энергосберегающую на светодиодную смысла нет: экономия лишь 14 рублей в год, что при стоимости новой лампы в 250 рублей оправдается лишь через 18 лет. Причём энергосберегающая лампа прослужит вам до 10 лет, после чего перегорит и тогда уже вы купите изрядно подешевевшую и, возможно, ещё более экономичную светодиодную лампу :).

В общем, я призываю всех произвести замену старых ламп! Оставляйте лампу накаливания, только если она работает совсем мало (десятки часов за год), или если вы пользуетесь диммером. К сожалению, ни энергосберегающие, ни светодиодные лампы с диммерами не очень дружны (варианты есть, но как показывает практика, они либо дорогие, либо недостаточно яркие). Кстати, если у вас стоит диммер, но вы им не пользуетесь, может, проще вынуть, поставить обычный выключатель и таки заменить лампы?

Только небольшой совет из личного опыта: покупайте только те светодиодные лампы, которые вы можете вживую сравнить с лампой накаливания, либо по которым есть реальные отзывы в интернет-магазинах. Я брал либо в Юлмарте (много отзывов, бывают интересные «суперцены»), либо в 220 Вольт (есть отзывы, большой выбор), и результатом оставался доволен. Напротив, у меня довольно печальный опыт покупки светодиодных ламп у китайцев на Aliexpress. Из десятка видов ламп только 2-3 показали сколь-нибудь пристойный результат. У остальных мощность и световой поток были завышены минимум в 2 раза, и якобы 12 Вт светодиодная лампа на практике светила хуже сорокаваттки. Кроме того, два вида ламп ещё и дохли со скоростью мух. И ещё, у светодиодных ламп чем выше цветовая температура («холоднее» цвет), тем выше светоотдача, так что лампа с «тёплым белым» цветом будет слабее по яркости при одинаковой мощности.

Ну а если вы используете галогенные лампы, то в следующей статье посмотрим, можно и стоит ли заменить их на что-то более экономное.

Как увеличить срок службы лампы накаливания

Схема устройства для увеличении срока службы лампы накаливания

В среднем обычная бытовая лампочка накаливания служит 700-1000 часов. Но на деле элемент перегорает гораздо быстрее. Чтобы продлить срок службы лампочки, нужно предотвратить провоцирующие перегорание спирали факторы.

Учитывать диапазон напряжений. Его указывают на колбе изделия. Как правило, он равен 125-135 Вт, 220-230 Вт, 2,3-2,4 кВт. При превышенном напряжении в доме изделие будет перегорать скорее. К примеру, в квартире максимальное напряжение 220 В, а лампа куплена с диапазоном 125-135 В. Здесь нить накала перегорит однозначно быстрее, поскольку увеличивается КПД изделия.
Устранить неисправность патрона. Если лампы перегорают часто, стоит осмотреть его, перепроверить контакты. При необходимости патрон меняют.
Исключить вибрации. Они приводят к быстрому перегоранию вольфрамовой нити. Поэтому перенос мобильных светильников лучше выполнять с выключенной лампочкой.

Для продления срока службы лампы накаливания можно снизить напряжение в сети всего на 7-8%. В этом случае изделие проработает дольше в 3-3,5 раза при экономном расходе электроэнергии.

Работа и мощность тока Третий уровень

17.38. Можно ли включать в сеть напряжением 220 В две последовательно соединенные лампы, на которых написано: «25 Вт, 110 В» и «100 Вт, 110 В»?

17.39. Как следует подключить к источнику постоянного напряжения пять резисторов с разным сопротивлением, чтобы получить максимальное количество теплоты за 1 мин?

17.40. На часть раскаленной спирали электроплитки попала вода. Как изменился накал тех участков спирали, на которые вода не попала? При решении учтите зависимость сопротивления металла от температуры.

Читайте также: Цвет провода фазы и нуля: зачем нужна маркировка

17.41. Какая из одинаковых ламп (рис. 75) горит ярче других? Какая (какие) — тусклее?

17.42. Елочная гирлянда, включенная в сеть напряжением 220 В, состоит из одинаковых ламп, на которых написано: «4 В, 2 Вт». Какова мощность тока в гирлянде при нормальном накале ламп? Если лампа перегорает, число ламп в гирлянде уменьшается. Какой станет мощность тока в гирлянде после того, как перегорят пять ламп1

? Во сколько раз изменится мощность тока в каждой лампе?

В задачах 17.42—17.45 зависимость сопротивления ламп от накала не учитывайте.

17.43. Помещение освещают четыре последовательно соединенные лампы, на каждой из которых написано: «12 В, 25 Вт». Лампы горят нормальным накалом. Одна из ламп перегорела; ее заменили лампой, на которой написано: «12 В, 40 Вт». Будет ли новая лампа светить ярче других? Увеличится или уменьшится общая мощность тока?

17.44. Определите мощность каждой из ламп (см. предыдущую задачу) после замены перегоревшей лампы. Во сколько раз изменилась после этой замены полная мощность ламп?

17.45. Шесть одинаковых ламп последовательно включены в сеть напряжением 42 В. Мощность каждой из ламп 20 Вт. На сколько изменится общая мощность тока, если одну из ламп заменить новой, на которой написано: «9 В, 12 Вт»?

17.46. На одной лампе написано: «220 В, 40 Вт», а на другой (лампе для карманного фонарика) — «4 В, 1 Вт». Что произойдет, если эти лампы соединить последовательно и включить в сеть напряжением 220 В? Что изменится, если 40-ваттную лампу заменить на 100-ваттную?

17.47. Найдите мощность тока в каждом из одинаковых резисторов сопротивлением по 20 Ом (рис. 76). Напряжение источника 15 В.

17.48. Каково показание амперметра и мощность тока в цепи (рис. 77), если напряжение U = 16 В, а сопротивление резисторов R1 = 30 Ом, R2 = 60 В, R3 = 40 Ом, R4 = 120 Ом?

17.49. Какой из резисторов (рис. 78) потребляет больше энергии, если их сопротивление R2 = R3 = 2R1, R4 = 4R1?

17.50. Если два резистора подключены последовательно к источнику постоянного напряжения, то мощность тока в цепи 4 Вт; если те же резисторы подключены к этому источнику параллельно, то мощность тока 18 Вт. Какова будет мощность тока в каждом из резисторов, если их поочередно подключать к тому же источнику напряжения?

17.51. На электрической лампе написано: «9 В, 12 Вт». Как подключить эту лампу к источнику постоянного напряжения 18 В, чтобы она горела нормальным накалом? В вашем распоряжении достаточное число ламп, на которых написано: «9 В, 4 Вт».

17.52. Во сколько раз изменится мощность тока в каждом из резисторов R1, R2, R3 (рис. 79), если замкнуть ключ? Все резисторы одинаковы, напряжение в цепи считайте постоянным.

17.53. Во сколько раз изменится мощность тока в лампах Л1 и Л2 (рис. 80) и общая мощность тока, если лампа ЛЗ перегорит? Все лампы одинаковы. Напряжение в цепи считайте постоянным, зависимость сопротивления ламп от температуры не учитывайте.

17.54. Какова мощность тока в каждом из резисторов (рис. 81), если напряжение на источнике тока 12 В, а сопротивление резисторов R1 = R2 = R3 = R4 = 40 Ом?

17.55. Электровоз, работающий при напряжении U = 3 кВ и силе тока I = 1,6 кА, развивает при скорости υ = 43 км/ч силу тяги F = 340 кН. Каков КПД двигателей электровоза?

17.56. Транспортер за время 1 мин поднимает груз массой 300 кг на высоту 8 м. КПД транспортера 60 %. Определите силу тока в электродвигателе транспортера, если напряжение в сети 380 В. Считайте, что g = 10 Н/кг.

17.57. Каков КПД электродвигателя, который за 20 с поднимает груз массой 150 кг на высоту 12 м? Напряжение в электрической сети 380 В, сила тока в двигателе 4 А. Считайте, что g = 10 Н/кг.

17.58. Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения воду массой 3 кг, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, напряжение в сети 220 В. Какая часть потребляемой нагревателем энергии передается окружающей среде?

КРЕПКИЕ ОРЕШКИ

17.59. Сколько витков изолированной никелиновой проволоки надо намотать на фарфоровый цилиндр диаметром 1,5 см, чтобы изготовить кипятильник, с помощью которого можно за 10 мин довести до кипения 2 л воды, взятой при температуре 20 °С? Диаметр проволоки 0,2 мм, напряжение сети 220 В. Считайте, что 60 % выделяющейся энергии идет на нагревание воды.

17.60. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении первой вода закипает через 12 мин, при включении обеих обмоток последовательно — через 36 мин. Через какое время закипит вода в чайнике, если включить только вторую обмотку? обе обмотки параллельно? Теплообмен с окружающей средой не учитывайте.

17.61. В электрическом нагревателе есть два резистора сопротивлением 100 и 200 Ом. За какое время этим нагревателем можно довести 3 л воды от комнатной температуры (20 °С) до кипения, если:

а) включен только первый резистор; б) включен только второй резистор; в) резисторы включены последовательно; г) резисторы включены параллельно?

Потери тепла не учитывайте. Напряжение в сети 220 В.

17.62. В вашем распоряжении ключ и две лампы. На лампе Л1 написано: «220 В, 150 Вт», на лампе Л2 — «220 В, 15 Вт». Попробуйте составить такую цепь, чтобы при замыкании или размыкании ключа одна из ламп гасла, а другая зажигалась.

источники:

https://profazu.ru/svet/light/svetodiodnaya-lampa-220-v.html

https://lampa-ekb.ru/osveshchenie/napryazhenie-v-lampochke-220.html