Галогенні лампи розжарювання
Номінальна напруга освітлювальних галогенних ламп ділиться на дві групи- низька (6, 12 або 24 В) або висока (110-240 В). Згідно з цим поділом, розрізняють, відповідно, галогенні лампи низької та мережевої напруги.
Лампи спеціального призначення випускаються в широкому діапазоні робочих напруг (від 3 В і більше).
Діапазон потужностей практично відповідає такому у звичайних ламп розжарювання (від 1 до 5000-10000 Вт). Через поступове витіснення теплових ламп з потужного прожекторного освітлення провідні виробники вже не пропонують продаж на ринку лампи потужніше 2000 Вт.
Робоча температура і кількість тепла, що виділяється, є основним продуктом теплових випромінювачів, великі. У зв'язку з цим галогенні лампи чутливі до потрапляння води та потенційно пожежонебезпечні. Крім цього, безпосередньо нагрівається частина лампи зазвичай розташована близько до місця підключення напруги живлення. Це накладає спеціальні вимоги на матеріал, з якого виготовляють патрони і світильники для цих ламп. Характеристики ламп не залежать від температури довкілля.
Габарити галогенних ламп низької напруги можна назвати мінімальними для теплових джерел відповідної потужності. Це досягається за рахунок максимального наближення стінок колби до нитки розжарення, необхідного для роботи галогенного циклу. Що стосується мережевих ламп, їх розміри залежать від конструктивного виконання і в більшості випадків довжина лампи пропорційна її потужності. Габарити ламп, призначених для прямої заміни ламп розжарювання, не перевищують розмірів аналогів.
Галогенні лампи розжарювання. Для чого потрібен перехід до низької напруги живлення
Перехід до низької (до 24 В) напруги живлення дозволяє помітно знизити опір нитки розжарення лампи для досягнення тієї ж електричної потужності. Довжина нитки зменшується, отже, вона меншою мірою затримує власне випромінювання. За рахунок цього ефекту лампи розжарювання, розраховані на низьку напругу, мають більш високу світловіддачу, ніж стандартні мережні аналоги.
Сказане повною мірою стосується і галогенних ламп. Вже в 1990-х роках з'явилися перші зразки так званих низьковольтних моделей або галогенних ламп низької напруги. Аналогічно влаштовані лампи випускалися і раніше, проте в основному призначалися для кінопроекції та інших спеціальних застосувань.
Стандартною низькою напругою для живлення галогенних ламп є значення 12 В змінного струму, дещо рідше використовується постійний струм та/або номінали 6 і 24 В. Для отримання таких напруг в обов'язковому порядку використовують спеціальні трансформатори (на сленгу звані галогенними).
Галогенні лампи розжарювання. Продовження терміну служби та регулювання яскравості світіння
Для продовження терміну служби високовольтних ГЛН, що живляться безпосередньо від мережі 220 В, допоможе простий пристрій на спеціалізованій мікросхемі фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1).
Справа в тому, що в холодному стані опір спіралі лампи в 10 разів менший, ніж у розігрітому. Тому пусковий струм ГЛН потужністю, наприклад, 100 Вт може досягати 7 А. Після розігріву спіралі, який відбувається за кілька напівперіодів напруги, струм зменшується до робочого.
Саме цей момент пуску є часом згубним для лампочки. Згодом спіраль лампи зношується, витончується, набуває неоднорідності у своїйструктуру. Спіраль стає більш чутливою до подібних навантажень при включенні, відповідно, збільшується ймовірність її перегорання.
Полегшити умови пуску холодної спіралі ГЛН і цим знизити ймовірність її перегорання можна. Для цього треба подавати напругу живлення на лампу не з повною, а з амплітудою, що поступово збільшується.
В результаті на момент подачі повної амплітуди спіраль лампи встигне повністю розігрітися і перейти в нормальний режим роботи.
Мікросхема фазового регулятора К1182ПМ1Р (КР1182ПМ1) призначена для плавного включення/вимкнення ламп розжарювання або регулювання яскравості їх свічення. Максимальна робоча потужність – 150 Вт. Значно збільшити потужність навантаження, що підключається можна, застосувавши зовнішній симистор. ІМС виконана у стандартному корпусі DIP 16.
Зовнішній вигляд пристрою показаний на рис.1 ІМС К1182ПМ1Р (рис. 5.20, рис. 5.21) дозволяє шляхом поступового збільшення фазового кута включення збільшувати напругу, що подається на лампу. При цьому спіраль встигає розігрітися до максимальної температури на момент подачі повної напруги. Внаслідок цього знижується ймовірність виходу спіралі лампи з ладу. Висновки 3 і 6 ІМС DA1 призначені для підключення ланцюга управління (С3=100 мкФ 16, R1=3,1 кОм, SW1) фазовим регулятором. C1 = С2 = 1 мкФ 10 В. Час плавного включення лампи залежить від ємності конденсатора С3, а час плавного вимикання від опору резистора R1. Номінали цих елементів можна вибрати самостійно. З номіналами, наведеними на схемі, час включення та вимкнення становить приблизно 1 с. Більшість електронних трансформаторів мають обмеження не тільки на максимальну, а й на мінімальну сумарну потужність підключених ламп. Це пов'язано з особливостямироботи внутрішніх перетворювачів Діапазон допустимих потужностей вказується в каталозі та на корпусі пристрою, наприклад, 35-105 Вт. Це обмеження, проте, означає небезпеки виходу трансформатора з ладу за відсутності навантаження (наприклад, при перегоранні всіх ламп). З нього випливає лише те, що нормальна робота ламп меншою потужністю не гарантується. Для зручності підключення ламп електронні трансформатори зазвичай мають кілька пар вихідних затискачів. Регулювання потужності ламп, залежно від конкретної схемної реалізації, здійснюється одним із двох способів: включенням трансформатора з традиційним світлорегулятором; шляхом подачі на його окремий керуючий вхід спеціального сигналу (як у випадку з регульованими електронними баластами).
Ця можливість може і не передбачатися зовсім. При підключенні електронного трансформатора до світлорегулятора традиційної конструкції важливо переконатися, що останній допускає роботу з навантаженням ємнісного характеру. Подібні відомості містяться у документації на світлорегулятор.
Слід зазначити, що вторинна напруга на їх обмотках навмисно дещо знижена в порівнянні з номінальною, і зазвичай складає 11,2-11,6 В. Такий прийом дещо знижує світловий потік і світловіддачу ламп, проте продовжує термін служби.
Увага! Галогенні лампи низької напруги (6/12 В) повинні включатися тільки до схем з відповідними трансформаторами. Послідовне включення та інші варіанти не допускаються!
Традиційні (електромагнітні) трансформатори гранично прості у пристрої та конструкції. Вони нічим не відрізняються від прийнятих у радіоелектронній практиці аналогів. Трансформатори можуть бути як Ш-подібні, так і тороїдальні.
Черезвеликих робочих струмів ламп перетин дроту вторинної обмотки сягає 4 мм2. У корпусі зазвичай передбачені і запобіжники різних типів, про що користувача інформує відповідне маркування. На відміну від пускорегулюючих апаратів, типи яких повинні суворо відповідати типам ламп, що підключаються, принцип підключення галогенних ламп набагато простіше.
Обов'язкова умова полягає в тому, щоб сумарна потужність всіх ламп не перевищувала номінальної потужності трансформатора. Наприклад, до трансформатора потужністю 60 Вт можна підключити 12 ламп 5 Вт, 6 ламп 10 Вт, 3 лампи 20 Вт або по одній лампі 35 або 50 Вт.
Традиційні трансформатори можуть підключатися до мережі через світлорегулятори для стандартних ламп розжарювання. Виняток становлять варіанти схем, у яких здійснюється випрямлення струму, оскільки їм первинна обмотка трансформатора фактично є коротке замикання.