Доброго времени суток дорогие друзья! Сегодня снова поговорим об экономии электричества, в прошлых статьях мы считали сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы (пылесос, микроволновка), а сегодня мы попробуем рассчитать сколько электричества потребляют лампочки в вашем доме, и можно ли как то сэкономить на потреблении электричества лампочками.
Итак, давайте разберемся для начала какие лампочки стоят у нас в квартире, в быту чаще всего используются следующие виды:
- Накаливания
- Люминесцентные (энергосберегающие)
- Светодиодные
Лампы накаливания
Давайте посчитаем сколько электроэнергии расходует обычные лампочки разной мощности, наиболее популярных в быту.
Потребляемая мощность:
Мощность 60Вт — энергопотребление составит 60 Вт или 0,06 киловатт за 1 час
Мощность 95Вт — потребляет электричества 95 Вт 0,095 киловатт за 1 час
Мощность 100Вт — израсходует 100 или 0,1 киловатт Вт электроэнергии за 1 час.
Для перевода электроэнергии из ватт в киловатты нужно отсчитать справа налево 3 цифры и поставить перед ним запятую, если цифры всего две или 1 то перед это цифрой ставим еще 1 или 2 ноля. Например 75Вт = 0,075 кВт так как цифры 2 чтобы передвинуть на 3 знака добавили 0. 7 Вт = 0,007 кВт, для 155Вт = 0,155 кВт.
Давайте посчитаем сколько мы заплатим за использование света, если у нас к примеру 3 сотки (зал, кухня, спальня) и 3 на 60 Вт (прихожая, туалет, ванная).
Сколько электроэнергии тратим
Возьмем к примеру 3 на 100Вт горят 5 часов вечером и 1 час с утра в итоге 6 часов в день, получаем 3 штуки за час наматывают 300 Вт за 6 часов 1800Вт или 1,8 кВт.
еще 3 на 60Вт предположим что горят каждая по 1 часу в день, итого получаем в общем 3*60 Вт = 180 Вт или 0,18 кВт. Итого в день около 2 киловатт.
Сколько потребляет электричества обогреватель?
При использовании ламп накаливания расходы электроэнергии будут следующими:
Итого за 1 день будут равны 1,8 кВт + 0,18 кВт ~ 2 кВт
Итого за 1 месяц намотают 2 кВт * 30 дней = 60 кВт
Сколько придется заплатить?
Возьмем стоимость за 1 киловатт = 4 руб.
Тогда за 1 час лампы 60Вт мы заплатим 0,06 * 4 р = 24 коп.
за 1 час лампы 95 или 100Вт = 0,1 * 4 р = 40 коп.
При использовании 6 лампочек 3 — 100Вт 6ч/день и 3-60Вт 1ч 180 ватт/день считаем:
Расходы за 1 день получаем 2 кВт * 4 р = 8 руб в день
за 1 месяц 60 кВт * 4 р = 240 руб. за 1 месяц
Перед тем как переходить к подсчетам энергопотребления следующих видов лам следует учесть что при той же мощности освещения, потребляемая мощность будет в разы отличаться. Поэтому для дальнейших расчетов будем брать лампочки равные мощностью свечения с обычными лампами накаливания.
Представляем таблицу соответствия потребляемых мощностей лампочек с одинаковым световым потоком. Т.е каждый столбик таблицы это одинаковая мощность свечения. Первая строчка — мощность энергосберегающей лампы, вторая строчка мощность лампы накаливания с соответствующим световым потоком.
Из 1 го столбика мы видим что энергосберегающая лампа в 6 Ватт светит так же как лампа накаливания в 30Вт.
Следующая табличка из 2 строк показывает отношение светодиодных к лампам накаливания.
Люминесцентные лампы (энергосберегающие)
Тогда чтобы в доме оставалось так же светло как с обычными лампочками нужно поставить соответствующие им по свечению, т.е для вместо 60 ватт ставим энергосберегающую на 12Вт, вместо сотки ставим энергосберегающую на 20Вт, таким образом мы сократим энергопотребление и заплатим в 5 раз меньше.
Сколько электроэнергии расходует Утюг?
Сколько электроэнергии тратим
Итак давайте считать сколько у нас израсходуют электричества люминесцентные лампы, для этого берем тот же пример 6 лампочек, 3 как сотки т.е 20Вт и 3 как 60 т.е 12 ватт.
Получаем:
3 лампочки, каждая по 6 часов в день, каждая лампочка расходует 20 Вт в час, тогда получаем 360Вт. + 3 лампочки по часу в день по 12 ватт/час = 36Вт.
Итого за 1 день: 360 Вт + 36 Вт = 396 Вт = 0,4 киловатта
Итого за 1 месяц: 0,4 * 30 = 12 киловатт
Сколько придется заплатить?
Итого за месяц сумма к оплате за чисто за освещение выйдет следующей:
Итого в рублях за 1 месяц: 12 кВт * 4 р = 48 руб.
В итоге при использовании энергосберегающих ламп, вместо 240 руб в месяц мы заплатим 48 руб. А если смотреть экономию за 1 год, то получаем вместо 2880 руб мы заплатим 576 руб.
Выгода очевидна, энергопотребление сокращается в 5 раз. А можно ли сэкономить еще больше на потребление электроэнергии приборами освещения?
Переходим еще более интересному и экономичному осветительному прибору.
Светодиодные
Лампы данного типа еще более экономичные и расходуют электроэнергии не в 5 раз меньше чем обычные лампочки а в 7. Т.е если мы хотим заменить 75 Ватт то светодиодная подойдет на 10 ватт, при этом свечение останется тем же.
Что такое светодиод?
Светодиод или светоизлучающий диод (по-английски Light-Emitting Diode, сокращенно LED) — полупроводниковый прибор, излучающий свет при протекании через него электрического тока.
В чем преимущество светодиодов?
Светодиоды могут использоваться для изготовления светильников, потребляющих минимум электроэнергии, помогающих сохранению окружающей среды, уменьшающих затраты на обслуживание и делающие людей и предметы выглядящими более привлекательными по сравнению с обычными светильниками . И кроме того светодиоды работают значительно дольше, чем традиционные лампы.
На сколько больше эффективность светодиодных светильников?
Светодиодные светильники экономят до 85% электроэнергии, потребляемой обычными лампами накаливания и до 50% электроэнергии, потребляемой люминесцентными и энергосберегающими лампами.
Где лучше всего использовать светодиодный свет?
Поскольку светодиодные светильники потребляютмало электроэнергии и не требуют замены в течение длительного времени, светодиодные светильники лучше всего применять там, где свет включен на длительное время или постоянно в течение суток. Вы можете увидеть светодиодное освещение в ресторанах, офисах, на стоянках, на улице, в подвалах, и, конечно же, в жилых домах.
Светодиодные светильники действительно экономят электроэнергию?
Чтобы подробно ответить на этот вопрос, нужно понять, что такое световой поток. Световой поток обычно измеряют в люменах. Простая лампа накаливания излучает приблизительно 14 люмен на 1 ватт потребляемой электроэнергии. Люминесцентная лампа излучает около 61 люмена на 1 ватт электроэнергии. А современный светодиодный светильник излучает более 100 люмен на 1 ватт! Это почти в 2 раза эффективнее люминесцентных и энергосберегающих ламп, и в 7 раз эффективнее старых ламп накаливания!
Как светодиодный светильник может экономить деньги?
Приведем пример. Офисный потолочный светильник типа "Армстронг" размером 600 x600 миллиметров с 4 люминесцентными лампами по 18 ватт потребляет в год около 330 киловатт электроэнергии (при работе по 12 часов в день). При цене киловатта в 5 рублей за киловатт, стоимость электроэнергии, затраченной на освещение, составит около 1650 рублей в год. Если же вместо обычного светильника с люминесцентными лампами используется светильник на основе светодиодов, то затраты на освещение составят около 570 рублей в год. Итого экономия только электроэнергии составит около 1080 рублей в год на один светильник! А представьте себе, что этих светильников 100... А если 1000, как, например, в небольшом 10 этажном здании? Если свет включен в течение 12 часов в день, то экономия составит более миллиона рублей в год!
Почему светодиодные светильники лучше, чем обычные лампы накаливания?
Основная часть энергии, которую излучает спираль лампы накаливания, преобразуется не в свет, а в тепло. Именно поэтому вы можете получить ожог, если дотронетесь до включенной лампы накаливания.
Светодиодные светильники приблизительно в 7 раз, или, другими словами, на 85% эффективнее ламп накаливания. Поскольку светодиоды потребляют заметно меньше электроэнергии, они не выделяют много тепла. Поэтому вы скорее всего не обожжетесь о светодиодный светильник.
Срок службы светодиодных светильников в 50 раз больше. Это значит, что вам не нужно будет взбираться на лестницу для замены ламп.
Почему светодиодные светильники лучше, чем люминесцентные и энергосберегающие лампы?
Светодиоды не содержат в себе вредной для здоровья ртути. Поскольку люминесцентные и энергосберегающие лампы содержат в себе ртуть, их нельзя выбрасывать в обычные мусорные контейнеры. Их нужно правильно утилизировать с последующим обезвреживанием для того, чтобы не допустить загрязнения окружающей среды.
Также у большинства люминесцентных ламп нельзя регулировать яркость, если в этом есть необходимость. Например, в кинотеатрах, кафе или дома, для создания определенной обстановки. При освещении светодиодным светом яркость легко регулируется при использовании специально предназначенных для этого источников питания.
Кроме того, многие люминесцентные лампы раздражают зрение быстрым, иногда незаметным для глаз миганием. Некоторые люди очень чувствительны к этому миганию, и них может ухудшаться самочувствие, болеть голова. Светодиодный свет не мигает.
Люминесцентные и энергосберегающие лампы, в отличие от светодиодных светильников, имеют время выхода на полную мощность. Это время может составлять от нескольких секунд до нескольких минут и более. В холодных помещениях время выхода на полную мощность увеличивается еще больше. Светодиоды включаются сразу.
Кроме этого, высококачественные светодиоды излучают более качественный свет, в котором цвета выглядят более естественными, чем при освещении люминесцентными лампами.Подробнее об этом читайте ниже.
На сколько качественный светодиодный свет?
Способность лампы освещать предметы так, чтобы их цвета выглядели более натуральными, (например, чтобы помидор выглядел помидором), характеризуется индексом цветопередачи (CRI - color rendering index). Индекс может иметь значения от 0 до 100. Чем выше значение, тем более натуральными выглядят цвета предметов и сам по себе свет выглядит более приятным. Индекс цветопередачи люминесцентных ламп составляет приблизительно 72. Индекс цветопередачи светодиодного света может достигать 95.
Бывают ли светодиодные светильники с теплым или холодным светом?
Как и в случае с люминесцентными и энергосберегающими лампами, вы можете выбрать цветовую температуру. Если вам нужен желтый свет, похожий на свет ламп накаливания, вам нужна цветовая температура 2700К. Если вы хотите, чтобы свет был нейтральным белым, вам нужна цветовая температура 5000К, а если вы любите свет с голубоватым оттенком, вы можете выбрать цветовую температуру 6500К.
Как долго работают светодиоды?
Правильно разработанные и изготовленные светодиодные светильники могут работать непрерывно 50000 часов и более. В зависимости от того, сколько часов в день работает светильник, срок службы может быть от 6-7 лет при круглосуточной работе до 20-30 лет при работе 5-7 часов в день.
В отличие от других источников света, светодиоды не перегорают. В процессе длительной работы световой поток от светодиодов незначительно уменьшается. Даже через 50000 часов яркость светодиодов составляет более 70% от начальной. На время работы светодиодов влияют внешние условия, в которых они работают (температура окружающей среды, ток и другие).
Светодиодные светильники дорогие?
Основное возражение против использования светодиодного света состоит в том, что светодиодные светильники более дорогие по сравнению с обычными. Но подумайте, будете ли вы экономить на утеплении своего собственного дома? Утеплитель экономит энергию, затрачиваемую на обогрев, а также снижает затраты на ремонт помещений. Имейте это в виду, когда вы инвестируете свои деньги в светодиодное освещение. В случае со светом, покупая светодиодные светильники вы в результате экономите деньги благодаря уменьшению потребления электроэнергии и благодаря длительному сроку службы светодиодов.
Кроме того в чем заключается эта дороговизна? Это на самом деле всего лишь стоимость установки светильников. В дальнейшем светодиодный свет будет экономить электроэнергию. Кроме этого вы будете экономить деньги на замене ламп.
Если же вы устанавливаете освещение в новое здание, то установка светодиодных светильников по цене часто ничем не отличается от установки традиционных люминесцентных ламп, и вы начинаете экономить электроэнергию и собственные деньги с первых же минут работы светильника.
Хотите узнать больше?
Заполните форму на этой странице ниже, и мы будем присылать вам новости нашей компании о светодиодном свете, по мере их появления. В ближайшее время мы анонсируем несколько наших продуктов для изготовления светодиодных светильников:
- Светодиодные линейки нашего собственного производства
- Наборы для сборки ламп типа Армстронг
- Профили для встраиваемых светильников
- руководство по применению светодиодных линеек и блоков питания для светодиодных ламп
- документация по сборке светильника типа Армстронгиз наших комплектующих
Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!
Выключатели с индикатором (с подсветкой)- это удобные устройства, которые позволяют быстро найти выключатель в темной комнате. Подсветка осуществляется при помощи неоновой лампы, установленной в корпусе выключателя.
С их появлением функциональность выключателей возросла, но и проблем не уменьшилось. Ведь каждый механизм имеет свои особенности.
Как устроен выключатель?
Фаза, приходящая к данному выключателю, подключается на L - входящий контакт (рис.2), а с выходящих контактов уходит на освещающие лампы. Подвижные контакты при этом замыкаются между собой.
Устанавливается цепь подсветки, которая включает резистор и «неонку» - неоновую лампочку, и припаиваются к контактам L1 и L. Таким образом, когда контакты L и L1 разомкнуты, неоновая лампочка горит, а при включении света данные контакты замыкаются подвижным контактом, что исключает из схемы цепь подсветки.
На что обратить внимание?
При выборе выключателя с индикатором необходимо оперировать мощностью потребления всех осветительных приборов, подключаемых к выключателю. На внутренней стороне выключателя указывается маркировка и номинальный ток (максимально допустимый) ток. В основном выключатели производятся на ток 10 и 16 А и соответственно максимальная мощность подключения для них составляет 2,2 и 3,5 кВт.
Так же необходимо отметить, что не стоит использовать выключатели с подсветкой для работы с энергосберегающими (люминесцентными) лампами. Потому как в выключенном состоянии мерцает энергосберегающая лампа, а такое «поведение» лампы вряд ли кого-то обрадует.
В настоящее время есть специальные виды осветительных приборов - лампа мерцающая свеча, которые имитируют трепетание пламени на ветру.
Почему мигает лампа при установке выключателя с подсветкой?
У многих пользователей возникают проблемы с энергосберегающими лампами, при установке выключателя с индикатором, и возникает вопрос о том, почему мигает энергосберегающая лампа. Дело в том, что когда выключатель находится в отключеном состоянии, ток, проходя через цепь сигнальной неоновой или светодиодной лампочки, заряжает конденсатор ЭПРА, который находится внутри лампы. Это является распространенной причиной, почему мерцают энергосберегающие лампы - напряжение достигает величины срабатывания и лампа вспыхивает, после чего конденсатор разряжается и процесс повторяется снова, по мере заряда.
Если выключенная лампа мигает, можно убрать подсветку из выключателя или параллельно лампе поставить резистор, либо другой конденсатор.
В настоящее время некоторые производители осветительных приборов учли проблему, когда после выключения лампа мигает, и решили её посредством шунтирования ламп либо увеличения времени задержки включения - плавный пуск.
У многих пользователей возникают проблемы с энергосберегающими лампами, при установке выключателя с индикатором, и возникает вопрос о том, почему мигает энергосберегающая лампа.
Данный вариант решения проблемы, когда мигает светодиодная лампа, является оптимальным. На набор мощности данных ламп технологически отводится 1-2 секунды, однако к недостаткам данных ламп можно отнести набор полной яркости только через 1-1,5 минуты.
Еще одной причиной, почему мерцают лампы, может быть неправильное подключение, когда через выключатель идет ноль, а не фаза. Таким образом, если светодиодные лампы мерцают, можно произвести переподключение выключателя самостоятельно или вызвать для этого специалиста. Кроме того, если мигает люминесцентная лампа, это может не зависеть от качества самой лампы. В таком случае нужно попробовать отключить индикатор.
Таким образом, приобретая выключатель с индикатором, лучше всего подобрать лампы с плавным включением, а при установке тщательно проверить правильность подключения проводов, в таком случае проблемы, когда энергосберегающая лампа мигает после выключения, будут не страшны.
Во многих выключателях встроена очень полезная функция – подсветка. С этой функцией исключены поиски выключателя в темной комнате. Как же она работает? Подсветка устроена довольно просто: под клавишей выключателя помещается миниатюрный световой индикатор, а в клавише сделано небольшое окно, через которое можно видеть состояние выключателя.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/vyklyuchatel-768x576..jpg 1024w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/vyklyuchatel.jpg 1500w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Выключатель с подсветкой в интерьере комнаты
В качестве индикатора используют неоновую лампочку или светодиод, в работе каждого из них есть свои особенности. Во многих источниках сообщается, что такие выключатели можно использовать только с галогенными и лампами накаливания, так как энергосберегающие – с такими выключателями вспыхивают, а светодиодные – немного светятся в темноте.
Для того чтобы разобраться с этими явлениями надо понимать механизм работы каждого индикатора.
Неоновый индикатор
Во многих выключателях используют неоновую лампочку в качестве индикатора, она представляет собой чаще всего стеклянный баллон, заполненный неоном, в котором размещены на некотором расстоянии друг от друга два электрода.
Давление газа очень небольшое – несколько десятых долей мм ртутного столба. В такой среде между электродами при подаче на них напряжения возникает так называемый тлеющий разряд – это светятся ионизированные молекулы газа. В зависимости от рода газа цвет свечения может быть самым разным: от красного у неона, до сине-зеленого у аргона.
Jpg?.jpg 360w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/lampa-1-150x150.jpg 150w" sizes="(max-width: 360px) 100vw, 360px">
На рисунке изображена миниатюрная неоновая лампочка, в электротехнике их чаще всего используют в качестве индикаторов наличия тока.
Подсветка на неоновой лампочке
Выключатель с подсветкой на неоновой лампочке очень надежен, срок службы лампочки более 5 тыс. часов, индикатор хорошо виден в темноте. Схема подключения проста.
Схема подключения подсветки на неоновой лампочке
На схеме изображено подключение подсветки из неонки к выключателю. L1 – это неоновая лампочка из типа МН-6, ток 0,8 мА, напряжение зажигания 90 В, это данные из справочника. R1 – гасящий резистор, S1 – выключатель освещения.
Расчет гасящего резистора
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
где R – сопротивление резистора (Ом);
∆U – разность (Uс – Uз) между напряжением сети и зажиганием лампы в вольтах;
I – сила тока лампы (А).
R=(220-90)/0,0008=162500 ОМ.
Ближайший номинал резистора 150 кОм. Вообще номинал резистора можно выбирать в пределах от 150 до 510 кОм, при этом лампочка нормально работает, при большем номинале увеличивается долговечность, и уменьшается рассеиваемая мощность.
Мощность резистора вычисляется по следующей формуле:
где P – мощность (Вт), рассеиваемая на резисторе;
P=220-90 × 0,0008 = 0,104 Вт.
Ближайший больший номинал мощности резистора – 0,125 Вт. Этой мощности вполне хватает, резистор едва заметно нагревается, не более чем до 40-50 градусов, что вполне допустимо. Если есть возможность, желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт.
Конструкция
Если припаять вывод резистора к любому выводу лампы, можно собрать схему.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/sxema-01.jpg 640w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Собранная подсветка своими руками
Остается собранную схему подключить. Для этого при снятом корпусе выключателя вывод резистора подключается к одной клемме, а лампочки – к другой.
Схема работы неоновой подсветки
Теперь при выключенном положении клавиши, ток будет идти через схему (нижний рисунок), а так как ток ограничен сопротивлением, то силы его хватит, чтобы зажечь подсветку, но совершенно недостаточно для работы лампы освещения. При включении выводы схемы подсветки закорачиваются, и ток течет через выключатель, минуя подсветку, к лампе освещения (верхний рисунок).
Такую подсветку можно поставить в выключатель, в котором она не была предусмотрена изготовителем, при этом в клавише включения не обязательно сверлить отверстие. Материал, из которого делают клавиши, легко просвечивается, и в темноте выключатель довольно хорошо виден, поэтому сверлить отверстие для лампочки не обязательно.
Светодиодная подсветка
Часто встречается подсветка из светодиода, который представляет собой полупроводниковый прибор излучающий свет при протекании через него электрического тока.
Цвет светоизлучающего диода зависит от материала, из которого он изготовлен и в некоторой степени от приложенного напряжения. Светодиоды представляют собой соединение двух полупроводников различных типов проводимости p и n . Называют это соединение – электронно-дырочный переход, именно на нем возникает излучение света при прохождении через него прямого тока.
Возникновение светового излучения объясняется рекомбинацией носителей зарядов в полупроводниках, на приведенном ниже рисунке изображена примерная картина происходящего в светодиоде.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/sxema-03.jpg?x15027" alt="Схема" width="487" height="234">
Рекомбинация носителей зарядов и возникновение светового излучения
На рисунке кружком со знаком «–» обозначены отрицательные заряды, они находятся в зеленой области, так условно обозначена область n. Кружок со знаком «+» символизирует положительные носители тока, находятся они в коричневой зоне p, граница между этими областями и есть p-n переход.
Когда под действием электрического поля положительный заряд преодолевает p-n переход, то прямо на границе он соединяется с отрицательным. А так как при соединении происходит и возрастание энергии от столкновения этих зарядов, то часть энергии идет на нагревание материала, а часть излучается в виде светового кванта.
Конструктивно светодиод представляет собой металлическое, чаще всего медное основание, на котором закреплены два кристалла полупроводников разной проводимости, один из них является анодом, другой – катодом. К основанию приклеен алюминиевый рефлектор с закрепленной на нем линзой.
Как можно понять из рисунка ниже, немало в конструкции уделено внимания отводу тепла, это неслучайно, так как полупроводники хорошо работают в узком тепловом коридоре, выход за его границы нарушает работу прибора вплоть до выхода из строя.
Схема устройства светодиода
У полупроводников с ростом температуры, в отличие от металлов, сопротивление не увеличивается, а напротив, уменьшается. Это может вызвать неконтролируемое увеличение силы тока и соответственно нагрева, при достижении определенного порога происходит пробой.
Светодиоды очень чувствительны к превышению порогового напряжения, даже кратковременный импульс выводит его из строя. Поэтому токоограничивающие резисторы должны быть подобраны очень точно. Кроме того, светодиод рассчитан на прохождение тока только в прямом направлении, т.е. от анода к катоду, если прикладывается напряжение обратной полярности, то это также может вывести его из строя.
И все же, несмотря на эти ограничения, светодиоды широко применяются для подсветки в выключателях. Рассмотрим схемы включения и защиты светодиодов в выключателях.
На рисунке ниже приведена схема подсветки. Она содержит: гасящий резистор R1, светодиод VD2 и защитный диод VD1. Буква а – анод светодиода, k – катод.
Схема подсветки на светодиоде
Так как рабочее напряжение светодиода гораздо ниже сетевого, то для его снижения используют гасящие резисторы, в зависимости от потребляемого тока его сопротивление будет разным.
Расчет сопротивления резистора
Сопротивление резистора R рассчитывается по формуле:
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/formula1.jpg?x15027" alt="formula1" width="177" height="83">
где R – сопротивление гасящего резистора (Ом);
Сделаем расчет гасящего резистора для светодиода АЛ307А. Исходные данные: рабочее напряжение 2 В, сила тока от 10 до 20 мА.
Используя вышеприведенную формулу, R макс =(220 – 2)/0,01=218 00 ОМ, R мин = (220 – 2)/0,02=10900 ОМ. Получаем, что сопротивление резистора должно лежать в пределах от 11 до 22 кОм.
Расчет мощности
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/formula2.jpg?x15027" alt="formula2" width="177" height="83">
где Р – мощность, рассеиваемая на резисторе (Вт);
U c – напряжение сети (здесь 220 В);
U сд – рабочее напряжение светодиода (В);
I сд – рабочий ток светодиода (А);
Подсчитываем мощность: Р мин =(220-2)*0,01 = 2,18 Вт, Р макс =(220-2)*0,02=4,36 Вт. Как следует из расчета, мощность, рассеиваемая резистором, довольно значительная.
Из номиналов мощностей резисторов самый ближайший больший – это 5 Вт, но такой резистор довольно больших габаритов, и спрятать его в корпус выключателя не удастся, да и впустую тратить электроэнергию нерационально.
Так как расчет проводился на максимально допустимый ток светодиода, а в таком режиме у него многократно снижается долговечность, снизив ток в два раза, можно убить двух зайцев: уменьшить рассеиваемую мощность и увеличить срок службы светодиода. Для этого надо просто увеличить сопротивление резистора вдвое до 22-39 кОм.
Подключение подсветки к клеммам выключателя
На рисунке выше приведена схема подключения подсветки к клеммам выключателя. К одной клемме подходит фазный провод сети, ко второй –провод от лампочки освещения, подсветка подключается к двум этим клеммам. Когда выключатель разомкнут, то через схему подсветки течет ток, и она горит, но лампа освещения не светится. Если выключатель замкнуть, то напряжение потечет по цепи, минуя подсветку, освещение включится.
В заводских выключателях с подсветкой чаще всего используется схема, изображенная на рисунке выше. Номинал резистора – от 100 до 200 кОм, производители идут на сознательное уменьшение тока через светодиод до 1-2 мА, а значит, и яркости свечения, потому что в ночное время этого вполне достаточно. В то же время снижается рассеиваемая мощность, можно не устанавливать и защитный диод, потому что обратное напряжение не превышает допустимое.
Применение конденсатора
В качестве гасящего элемента можно применить конденсатор, он в отличие от резистора имеет не активное, а реактивное сопротивление, поэтому при прохождении через него тока на нем не выделяется тепло.
Все дело в том, что при движении электронов по проводящему слою резистора, они сталкиваются узлами кристаллической решетки материала и передают им часть своей кинетической энергии. Поэтому материал нагревается, а электрический ток испытывает сопротивление продвижению.
Совершенно другие процессы возникают при движении тока через конденсатор. Конденсатор в простейшем случае представляет собой две металлических пластины, разделенные диэлектриком, так что постоянный электрический ток через него течь не может. Но зато на этих пластинах может сохраняться заряд, и если его периодически заряжать и разряжать, то в цепи начинает течь переменный ток.
Расчет гасящего конденсатора
Если конденсатор включить в цепь переменного тока, то он через него будет протекать, но в зависимости от емкости и частоты тока его напряжение снизится на какую-то величину. Для вычисления используют следующую формулу:
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2016/02/formula3.png?x15027" alt="formula3" width="260" height="90">
где X c – емкостное сопротивление конденсатора (ОМ);
f – частота тока в сети (в нашем случае 50 ГЦ);
С – емкость конденсатора в (мкФ);
Для расчетов эта формула не совсем удобна, поэтому на практике чаще всего прибегают к следующей – эмпирической, которая позволяет с достаточной точностью проводить подбор конденсатора.
C=(4,45*I)/(U-U д)
Исходные данные: U c –220 В; U сд –2 В; I сд –20 мА;
Находим емкость конденсатора С =(4,45*20)/(220-2)=0,408 мкФ, из ряда номинальных емкостей Е24 выбираем ближайший меньший 0,39 мкФ. Но при выборе конденсатора необходимо еще учитывать его рабочее напряжение, оно должно быть не меньше, чем U c *1,41.
Дело в том, что в цепи переменного тока принято различать действующее и эффективное напряжение. Если форма тока синусоидальная, то действующее напряжение в 1,41 больше эффективного. Значит, конденсатор должен иметь минимальное рабочее напряжение 220*1,41=310 В. А так как такого номинала нет, то ближайший больший будет 400 В.
Для этих целей можно использовать пленочный конденсатор типа К73-17, его габариты и масса вполне позволяют разместить в корпусе выключателя.
Выключатель в работе. Видео
О совместной работе светодиодной лампы и выключателя с подсветкой можно узнать из этого видео.
Все расчеты, сделанные в статье, действительны для режима нормального свечения, при использовании их для выключателей номиналы резисторов можно скорректировать в сторону увеличения в 2-3 раза. Это уменьшит яркость свечения светодиода, неонки и мощность рассеивания резисторов, а значит, и их габариты.
В продаже имеются выключатели с подсветкой, но заменять уже установленный без подсветки и еще исправный, редко кто соберется.
Потратив полчаса времени, желающий улучшить комфорт ночной жизни сможет дополнить выключатели в своей квартире подсветкой самостоятельно, даже не имея навыков электрика.
Установить выключатель подсветкой можно по одной из предлагаемых схем. Схемы отличается не только комплектацией, но и техническими характеристиками. Например, схема на светодиоде может не работать, если в светильнике установлены светодиодные лампы. А энергосберегающие лампы могут мерцать или слабо светиться в темноте. Рассмотрим подробно достоинства и недостатки каждой из схем.
Схема подсветки выключателя на светодиоде и сопротивлении
В настоящее время в выключатели для подсветки устанавливаются, как правило, светодиоды, включенные в выключателе по ниже приведенной электрической схеме.
Когда выключатель находится в положении «Выключено» ток проходит через сопротивление R1, далее через светодиод VD2, который светится. Диод VD1 защищает VD2 от пробоя обратным напряжением. R1 любого типа мощностью более 1 Вт, номиналом от 100 до 150 кОм. При указанном на схеме номинале R1, ток протекает около 3 мА, что вполне достаточно для хорошо заметного свечения в темноте. Если же свечение светодиода будет недостаточным, то величину сопротивления нужно уменьшить. VD1 любого типа, VD2 любого типа и цвета свечения. Для того, чтобы разобраться в теории и самостоятельно рассчитать величину и мощность резистора то нужно ознакомившись со статьей «Закон силы тока» .
Схему подсветки выключателя на светодиоде можно устанавливать, если в светильнике используется лампочки накаливания . Если стоят компактные люминесцентные (энергосберегающие), то не исключено, что в темноте Вы можете заметить их слабое свечение или мигание. Если в светильнике установлены светодиодные лампочки , то подсветка, сделанная по этой схеме может даже не работать, так как сопротивление светодиодной лампочки очень большее и ток достаточной силы для свечения светодиода может не создаться. В темноте возможно слабое свечение светодиодной лампочки. Схема очень простая, но имеет большой недостаток, потребляет много электроэнергии, около 1 кВт×часа в месяц. Вот так выглядит смонтированная схема.
Осталось только подсоединить к клеммам выключателя концы, которые смотрят вниз. Если Вы не допустили ошибки при монтаже, то схема сразу заработает. Я специально выложил фото на скрутках для тех, у кого нет возможности пропаять соединения паяльником. Для надежности и безопасности нужно все же пропаять скрутки и покрыть изолентой голые провода и резистор.
Схема подсветки выключателя на светодиоде и конденсаторе
Для повышения КПД подсветки в выключателе можно в электрическую схему установить дополнительный конденсатор, уменьшив при этом номинал резистора R1 до 100 Ом.
Эта схема отличается от выше приведенной применением в качестве токоограничивающего элемента вместо резистора, конденсатора С1. R1 тут выполняет функцию ограничения тока заряда конденсатора. Сопротивление R1 можно применять от 100 до 500 Ом мощностью от 0,25 Вт. Вместо простого диода VD1 можно установить светодиод, такой же, как и VD2. КПД схемы не изменится, а светить будут сразу оба светодиода с одинаковой яркостью.
Достоинством схемы с конденсатором – малое энергопотребление, около 0,05 кВт×часа в месяц. Недостатки схемы такие же, как у выше представленной и в дополнение большие габаритные размеры.
Схема подсветки выключателя на неоновой лампочке (неонке)
Схема подсветки выключателя на неоновой лампочке (неонке) лишена недостатков, присущих выше представленных схемам подсветки на светодиодах. Такая схема подсветки выключателя подходит для выключателей люстры и любых других видов светильников, с установленными в них как лампочками накаливания, так и энергосберегающих люминесцентных и светодиодных ламп.
Когда выключатель разомкнут ток течет через сопротивление R1, газоразрядную лампочку HG1 и она светится. R1 любого типа мощностью более 0,25 Вт, номиналом от 0,5 до 1,0 МОм.
На фотографии Вы видите собранную схему подсветки выключателя, проще которой не бывает. Достаточно последовательно с неоновой лампочкой любого типа включить резистор и схема готова.
Где взять неоновую лампочку
Неоновые газоразрядные лампочки (неонки) представлены широким рядом и можно использовать любую доступную из них. Обратите внимание, слева на фото газоразрядная лампочка с резистором номиналом 200 кОм, вынутая из вышедшего из строя выключателя компьютерного удлинителя, которые еще называют Пилот. Ее с успехом можно монтировать в любой выключатель без дополнительных хлопот по поиску комплектующих. Такие же лампочки с резистором устанавливают в электрочайниках , и других электроприборах для индикации включенного состояния. По центру фотоснимка неожиданно оказался Малогабаритный Тиратрон (триод) с Холодным катодом МТХ-90. Справедливости ради скажу, что тиратрон МТХ-90 в моём бра светит не один десяток лет.
Неоновые лампочки (неонки) окружают нас практически везде. В удивлены? Во всех старых светильниках с лампами дневного света используется стартер, это настоящая неоновая лампочка, помещенная в цилиндрический корпус. Для того, чтобы его извлечь из корпуса светильника, нужно цилиндр немного повернуть против часовой стрелки. Сколько в светильнике ламп дневного света, столько и стартеров. В стартере параллельно неоновой лампочке еще подключен конденсатор, он служит для подавления помех и при изготовлении индикатора не нужен.
Если стартер взят от старого светильника, прежде чем применить неоновую лампочку, не поленитесь проверить ее. Надо до монтажа подключить лампочку по вышеприведенной схеме. Лучше неонку брать из нового стартера, так как в старых стекло колбы лампочки изнутри, как правило, покрывается темным налетом и будет хуже видно свечение. Лампочка из стартера может быть с успехом использована при самостоятельном изготовлении индикатора фазы .
Готовый комплект подсветки для установки в настенный выключатель можно взять из неисправного современного электрического чайника . Как правило, в большинстве моделей имеется индикатор нагрева воды. Индикатор представляет собой неоновую лампочку, с которой последовательно включен токоограничивающий резистор и эта цепь включена параллельно ТЭНу . Если в Вашем хозяйстве завалялся неисправный электрический чайник, то неоновую лампочку с резистором можно извлечь из него и вмонтировать в выключатель.
На фотографии три неоновых лампочки от электрических чайников. Как видно светят они довольно ярко, поэтому в темноте будут в выключателе видны с большого расстояния.
Если внимательно присмотреться к изолирующим трубкам, надетым на места соединения выводов неоновой лампочки с проводами, то можно заметить на одной из трубок утолщение. В этом месте находится токоограничивающий резистор. Если трубку разрезать вдоль, то откроется картина, как на этой фотографии.
Пошаговая инструкция по установке в выключатель подсветки
При выполнении работ с выключателем необходимо отключить подачу электроэнергии!
Неоновые лампочки бывают с цоколем и без цоколя, у которых выводы выходят прямо из стеклянной колбы. Поэтому и способ их монтажа несколько отличается.
Установка в выключатель неоновой лампочки с гибкими выводами
Как правило, длины выводов у неоновой лампочки (неонки) или светодиода недостаточно для непосредственного подключения к клеммам выключателя и поэтому их надо удлинить отрезком медного провода. Эля этих целей подойдет как одножильный, так и многожильный провод любого сечения. Соединение провода с выводом лучше всего выполнить пайкой .
Перед пайкой выводы неоновой лампочки и концы проводника необходимо зачистить от окислов и залудить с помощью паяльника припоем. Затем примкнуть на длину не менее 5 мм и пропаять припоем.
Затем место пайки и вывод неоновой лампочки нужно заизолировать, надев на них изоляционную трубку. Можно просто навить пару витков изоляционной ленты.
Для удобства пайки конец припаянного проводника формируется с помощью круглогубцев в колечко и закрепляется на вывод выключателя.
Клавиши или крышки настенных выключателей обычно делают из белой пластмассы и свет от неоновой лампочки (неонки) или светодиода хорошо через них проходит. Его достаточно для видимости клавиши выключателя в темноте. Поэтому сверлить отверстие в выключателе против места установки подсветки не нужно.
На припаянный резистор тоже надевается изоляционная трубка или его изолируют изоляционной лентой. Конец вывода формируется в колечко и закрепляется на втором выводе выключателя.
Схема подсветки выключателя смонтирована, выключатель подключен к электропроводке, осталось только установить клавишу и работу можно считать законченной.
Установка в выключатель неоновой лампочки с цоколем
Использовать патрон для подсветки нецелесообразно, так как срок службы неоновой лампочки (неонки) больше срока службы выключателя, да и места в коробке мало. Поэтому целесообразнее присоединить цоколь к схеме с помощью пайки.
Для этого нужно снять с проводов изоляцию, залудить оголенные концы и сделать небольшие петельки. Затем припаять к местам пайки выводов лампочки на цоколе.
К проводу, отходящему от центрального контакта цоколя, на расстоянии 2-3 см припаивается резистор. Выводы резистора нужно укоротить и сделать на концах петельки для провода. Ко второму выводу резистора тоже припаивается провод.
Резьбовую часть цоколя и резистор необходимо заизолировать. Это можно сделать с помощью термоусаживающейся трубки, изолирующей ленты или предлагаемым мною способом.
Многие хорошо поливинилхлоридную (ПВХ) трубку, которую часто применяют для изоляции проводов. Чтобы отрезок трубки (кембрик) не сползал, внутренний диаметры должен быть чуть меньше, чем изолируемая пайка. Всегда возникают сложности с поиском кембрика подходящего диаметра.
Но если кембрик подержать минут 15 в ацетоне, то он делается эластичным и легко надевается на деталь, превышающую его внутренний диаметр в полтора раза. Так я изолировал в далеком прошлом лампочки в самодельной новогодней гирлянде.
После испарения ацетона, кембрик опять возвращает свой исходный размер и плотно обтягивает цоколь лампы. Снять кембрик уже не возможно, разве если повторно размочить ацетоном. Такой способ изоляции является аналогом термоусаживающейся трубки, только не требуется нагрева.
После проведения подготовительных работ подсветка размещается в коробке выключателя и подключается к его контактам.
Если места для размещения резистора недостаточно или под рукой нет нужного по мощности, то резистор можно заменить несколькими меньшей мощности, включив их последовательно или параллельно.
При последовательном соединении резисторов одинакового сопротивления мощность, рассеиваемая на одном резисторе, будет равна расчетной мощности, деленной на количество резисторов, а их величина, уменьшится и будет равна расчетной величине, деленной на количество резисторов. Например, по расчету требуется резистор мощностью 1 ватт и номиналом 100 кОм. 1 кОм=1000 Ом. Этот резистор можно заменить двумя включенными последовательно резисторами мощностью 0,5 ватт номиналом по 50 кОм.
При параллельном соединении резисторов одинакового сопротивления мощность рассчитывается, как и при последовательном соединении, а номинал каждого резистора должен быть равен расчетному значению, умноженному на количество соединенных параллельно резисторов. Например, для замены одного резистора 100 кОм тремя, сопротивление каждого должно быть 300 кОм.
При монтаже схемы резистор (конденсатор) подключать только к фазному проводу выключателя. Так как токи, протекающие через элементы схемы, не превышают нескольких миллиампер, то особых требований к качеству контактов не предъявляется. Если коробка с выключателем, в которую будет монтироваться подсветка металлическая, то необходимо исключить возможность касания токопроводящих проводников ее стенок.
Что-либо испортить при установке подсветки в настенный выключателя невозможно, как сам светильник является ограничителем тока. Самое плохое, что может произойти, это выход из строя монтируемых элементов при допущении грубых ошибок. Например, светодиод включить без токоограничивающего резистора, или номинал резистора ошибочно вместо 100 кОм взять 100 Ом.
Калькулятор для расчета
параметров токоограничивающего резистора
При самостоятельной установке в выключатель подсветки на светодиоде или на неоновой лампочке необходимо определить величину и мощность токоограничивающего сопротивления. Расчет можно выполнить по формулам, но гораздо удобнее рассчитать параметры резистора по специальному калькулятору. Достаточно ввести параметры и получить готовый результат. Калькулятор может быть полезен и для выбора резистора в выключателе с подсветкой заводского изготовления, в случае выхода резистора из строя.
Справка. На светодиоде падение напряжения лежит в пределах 1,5-2 В, на неоновой лампочке падает 40-80 В. Необходимый минимальный ток, при котором гарантируется свечение светодиода, составляет 2 мА, неоновой лампочки – 0,1 мА. Эти данные можно использовать при расчетах на калькуляторе, если неизвестны параметры светодиода или неоновой лампочки.
