Содержание

Исследование нелинейной электрической цепи переменного тока. Применение на практике метода эквивалентных синусоид для расчёта простейшей нелинейной цепи переменного тока

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

им. П.О.Сухого

                                                                                           Кафедра ТОЭ

ОТЧЁТ

по  расчётно-лабораторной работе № 6.6

«Исследование нелинейной электрической цепи переменного тока»

             Стенд №5

                                                                              Выполнили студенты гр. ЭП-31

,                                                                                                                                      

2.12.2004г.

Принял преподаватель

Гомель 2004

Цель работы: – применение на практике метода эквивалентных синусоид для расчёта простейшей нелинейной цепи переменного тока;

–   экспериментальная проверка результатов расчёта.

Программа работы

1.  Снять и построить вольт-амперную характеристику лампы накаливания для действующих значений. Сравнить данную кривую с ВАХ той же лампы, снятой в РЛР № 6.2.

2.  Рассчитать методом эквивалентных синусоид и построить указанную зависимость для заданной нелинейной цепи.

3.  Собрать исследуемую цепь на лабораторном стенде.

4.  Экспериментально снять зависимость по п.2 и сравнить её с расчётной.

Порядок и методика проведения исследований.

В работе используются: регулируемый стабилизированный источник синусоидального напряжения, нелинейная индуктивность (элемент 27), лампа накаливания (элемент 20), резисторы 01-03, блок переменных сопротивлений БПС, блок переменной ёмкости.

Измерение напряжений и токов производится амперметрами Щ 4313, В7-35, вольтметром В7-26.

В соответствии с вариантом задания схема исследуемой цепи на рис. 6.1, а данные в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Вариант

Элементы схем рис. 6.1

Исследуемая зависимость

R1

R2

C

мкФ

5

02 (153 Ом)

03 (286 Ом)

11

U (IЛ)

Пункт 1.

Лампу накаливания (элемент № 20) подключаем к источнику синусоидального напряжения по схеме рис. 6.2.

Напряжение источник предварительно уменьшаем до нуля, а частоту устанавливаем такой же, как и при снятии ВАХ нелинейной индуктивности (300 Гц).

Далее, плавно увеличивая напряжение источника до максимального значения, производим 6-8 измерений напряжения и тока в лампе накаливания. Данные измерений заносим в таблицу 2.2.

Таблица 7.2

U, B

0

3

6

9

12

14

16

18

I, мА

0

24

36,5

46

55

60,5

65,5

70

Начертим ВАХ лампы для действующих значений.

Пункт 2.

В соответствии с вариантом задания вычерчиваем исследуемую схему замещения электрической цепи (рис. 6.1).

Далее, используя вольт- и фазо-амперную характеристики нелинейной индуктивности (п.2 РЛР №6.5), а также ВАХ лампы накаливания (п.1 настоящей работы) методом эквивалентных синусоид рассчитываем указанную зависимость (8-10 точек). Результаты расчёта заносим в табл. 6.3.

Схему на рис. 6.1 заменяем эквивалентной схемой рис. 6.3.

Где ZЭКВ будет:

Для примера, определим одну точку общей ВАХ схемы, приняв действующее значение тока  IЛ = 25 мА.

Используя зависимость φК = f (I) в нелинейной индуктивности и её ВАХ, определим напряжение на ней при этом токе:         

Напряжение на эквивалентном сопротивлении:

Напряжение на лампе накаливания:       3,1 В.

Таким образом, значение этой точки будет:

Значение этой точки – 6,42 В.

Таблица 6.3

опыта

Расчёт

Эксперимент

U

IЛ

U

IЛ

В

мА

В

мА

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

52

48,1

44

40,3

36

29,8

23

15,4

7,4

0

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Пункт 3.

При сборке исследуемой цепи на лабораторном стенде, предусматриваем место включения амперметра в соответствующую ветвь.

Пункт 4.

Фактические величины напряжения на входе цепи U и тока IЛ измеряем ампервольтметрами Щ4313, В7-35, вольтметрами В7-26 или В3-38, заносим в таблицу 6.3. Для удобства сравнения, напряжение устанавливаем равной расчётному значению.

Вывод: В результате выполнения данной расчётно-лабораторной работы мы применили на практике метод эквивалентных синусоид для расчёта простейшей нелинейной цепи переменного тока; а также экспериментально проверили результаты расчёта. Для расчёта мы сняли и построили вольт-амперную характеристику лампы накаливания для действующих значений.

Лампы накаливания: характеристики, преимущества и недостатки

Одним из самых первых электрических источников света стала легендарная лампа накаливания. Ее патент был принят в 1879 году. С тех пор долгое время этот прибор применялся человечеством во многих сферах деятельности. Однако сегодня лампа накаливания постепенно отходит в прошлое. На смену ее пришли более экономичные источники освещения.

Существуют определенные преимущества и недостатки, которыми характеризуются лампы накаливания. Характеристики этих устройств, а также способы их применения и разновидности заслуживают подробного рассмотрения. Также сравнительная характеристика их с другими, применяемыми сегодня осветительными приборами, позволит сделать выводы о целесообразности применения ламп накаливания.

Устройство лампы

Светильники с лампами накаливания, характеристики которых будут рассмотрены подробно далее, раньше встречались практически в каждом доме. Применение этих приборов было очень простым и удобным. Устройство лампы накаливания понять легко. Она состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится нить из вольфрама. Эта емкость может быть наполнена газом или вакуумом.

Вольфрамовая нить располагается на особых электродах, через которые к ней подводится электричество. Эти проводники скрыты цоколем. Он имеет резьбу, благодаря чему лампу легко вкручивать в патрон. При подаче электричества по сети через цоколь ток подводится к вольфрамовой нити. Она накаляется. При этом в окружающую среду посылается свет. По такому принципу работают все лампы накаливания. Существует огромное количество их разновидностей.

Основные характеристики

Определенные свойства имеют лампы накаливания. Характеристики этих приборов измеряются по разным показателям. Диапазон мощности этих приборов, предназначенных для бытовых целей, составляет от 25-150 Вт. Для уличного освещения и промышленного назначения могут применяться лампы до 1000 Вт.

В процессе работы вольфрамовая нить накаливается до 3000 °С. Отдача светового потока при этом может варьироваться от 9 до 19 Лм/Вт. При этом прибор может работать при номинальном напряжении 220-230 В. Некоторые устройства рассчитаны на 127 В сети. Частота составляет 50 Гц.

Размер цоколя у подобных приборов может быть 3 типов. Это указывается в маркировке. Если он составляет 14 мм, это цоколь Е14. Соответственно 27 мм – это Е27, а 40 мм – Е40. Чем больше цоколь, тем большая мощность характерна для прибора освещения. Он может быть резьбовым, штифтовым, одно- или двуконтакным.

В обычных условиях лампы накаливания работают около 1 тыс. часов.

Разновидности

Лампы накаливания, технические характеристики которых были рассмотрены выше, бывают нескольких видов. Существует несколько принципов, по которым классифицируют представленные устройства.

Прежде всего, лампы накаливания различают по форме колбы. Она может быть шарообразная (самая распространенная), трубчатая, цилиндрическая, шароконическая. Существуют и другие, более редкие разновидности. Их применяют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).

Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым. Существуют также зеркальные разновидности. Назначение лампы также довольно разнообразно. Она может применяться для общего или местного освещения, а также в специальных нуждах (например, кварцевогалогенные виды).

Колба может быть наполнена вакуумом, а также инертными газами, например, аргоном, ксеноном. Есть также галогенные лампы накаливания.

Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика лампы накаливания является нелинейной. Это объясняется тем, что сопротивление нити накала зависит от температуры и тока. Нелинейность при этом носит восходящий характер. Чем ток больше, тем сильнее сопротивление вольфрамового проводника.

Кривая имеет восходящий вид, потому что динамическая величина сопротивления положительна. В любой ее точке чем выше прирост тока, тем больше падает напряжение. Это способствует автоматическому образованию устойчивого режима. При постоянной величине напряжения ток не может быть изменен из-за внутренних причин.

Вольт-амперные характеристики показывают, что благодаря всем перечисленным закономерностям лампа накаливания может включаться прямо на сетевое напряжение.

Постоянный источник питания

Лампы накаливания, характеристики которых позволяют их использовать в бытовых целях, чаще всего питаются от постоянного источника электричества. Его еще принято считать ресурсом неограниченной мощности. Поэтому зачастую напряжение сети считается номинальным напряжением лампы накаливания.

Но стоит отметить, что довольно часто напряжение в сети и его номинальное значение несколько отличается. Поэтому чтобы улучшить эксплуатационные характеристики осветителей был разработан ГОСТ 2239-79. Он вводит 5 интервалов напряжения питания. Ему должны соответствовать применяемые в бытовых целях лампы накаливания.

Ограниченные источники питания

Лампы накаливания, характеристики которых рассчитаны для применения в специальных устройствах, могут питаться от ограниченных источников (батарея, аккумулятор, генератор и т. д.).

Их среднее фактическое напряжение не соответствует номинальному значению. Поэтому для ламп накаливания, питающихся от ограниченных источников тока, применяется такой показатель, как расчетное напряжение. Оно равняется среднему значению, при котором допускается эксплуатировать лампу накаливания.

Маркировка

Чтобы понимать, какой тип лампы представлен в продаже, была разработана специальная маркировка этих изделий. Чтобы правильно выбрать соответствующий тип устройства, следует ознакомиться с общепринятыми условными обозначениями.

Например, аргоновая биспиральная лампа накаливания 60 Вт, характеристики которой позволяют применять ее в бытовых целях, будет маркироваться, как Б235-245-60. Первая буква означает физические качества или особенности конструкции изделия. Если в маркировке есть вторая буква – это назначение лампы. Она может быть железнодорожной (Ж), самолетной (СМ), коммутаторной (КМ), автомобильной (А), прожекторной (ПЖ).

Первая цифра в маркировке обозначает напряжение и мощность. Второе числовое значение – доработка. Это позволяет правильно подобрать лампу для того или иного осветительного прибора.

Преимущества

Лампы накаливания и светодиодные, сравнительные характеристики которых сравнивают при покупке того или иного устройства, довольно различны. Преимуществом приборов с вольфрамовой нитью является их дешевая стоимость. Существует еще ряд особенностей, которыми лампы накаливания выгодно отличаются от светодиодных, люминесцентных источников света.

Представленные устройства, применяемые ранее, стабильно работают при низких температурах. Также они не боятся небольших скачков электричества в сети. Это позволяет эксплуатировать их довольно длительное время.

Если напряжение по каким-то причинам снижается, лампа накаливания все равно будет работать, хоть и с меньшей интенсивностью. Также такие приборы не боятся высокой влажности. Их легко подключать к сети, для этого не требуется никакого дополнительного оборудования.

Если лампа накаливания разобьется, в воздух не попадут опасные вещества (как это случается с энергосберегающими разновидностями осветителей). Поэтому они считаются более безопасными.

Недостатки

Однако и довольно существенные недостатки содержит характеристика ламп накаливания. Люминесцентных ламп, а также диодных разновидностей осветительных приборов сегодня применяется гораздо больше по нескольким причинам.

В первую очередь существенным минусом устройств с вольфрамовой нитью является низкий уровень световой отдачи. В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это придает неестественности освещению.

В сравнении с новыми лампами, принцип накаливания характеризуется низким ресурсом работы. При отклонениях в номинальном напряжении сети он сокращается еще больше.

Колба лампы накаливания довольно хрупкая. Ее по этой причине применяют чаще всего с плафоном. А это дополнительно снижает степень интенсивности освещения внутри помещения.

Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии. По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому в целях экономии энергоресурсов следует выбирать новые разновидности устройств. Это способствует постепенному прекращению выпуска ламп накаливания.

Вольт-амперные характеристики электрических ламп

Свойства электрической лампы как элемента электрической цепи, достаточно полно могут быть представлены ее вольт-амперной характеристикой, т. е. зависимостью падения напряжения на ней от величины протекающего тока. Вольт-амперная характеристика газоразрядных ламп В основе действия газоразрядных источников излучения лежит электрический разряд в атмосфере инертного газа (чаще всего аргон) и паров ртути. Излучение происходит за счет перехода электронов атомов ртути с орбиты с высоким содержанием энергии на орбиту с меньшей энергией …


Свойства электрической лампы как элемента электрической цепи, достаточно полно могут быть представлены ее вольт-амперной характеристикой, т. е. зависимостью падения напряжения на ней от величины протекающего тока.

Вольт-амперная характеристика газоразрядных ламп

В основе действия газоразрядных источников излучения лежит электрический разряд в атмосфере инертного газа (чаще всего аргон) и паров ртути. Излучение происходит за счет перехода электронов атомов ртути с орбиты с высоким содержанием энергии на орбиту с меньшей энергией. Из всего разнообразия электрических разрядов (тихий, тлеющий и т. д.) для искусственных источников характерен дуговой разряд, отличающийся высокими плотностями токов в канале разряда. Особенности дугового разряда как элемента электрической цепи определяют и особенности схем включения газоразрядных источников.

Вольт-амперная характеристика дугового разряда изображена на рис. 1 (кривая 1). Здесь же приведена вольт-амперная характеристика постоянного сопротивления (кривая 2). Для постоянного сопротивления отношение одинаково в любой точке характеристики. Оно определяет при малых приращениях на величину и знак динамического сопротивления и линейность характеристики.

Для характеристики дугового разряда это отношение, во-первых, численно непостоянно для разных точек, и во-вторых, отрицательно по знаку. Первая особенность определяет нелинейность характеристики, а вторая — так называемый «падающий» характер кривой. Таким образом, дуговой разряд имеет нелинейную падающую вольт-амперную характеристику.

Если подсчитать статическое сопротивление дуги в нескольких точках кривой (R=U/I), то можно увидеть, что с увеличением тока сопротивление дуги уменьшается.


Рис. 1. Вольт-амперные характеристики дугового разряда (1), постоянного сопротивления (2) и лампы накаливания (3)

При непосредственном включении дугового разряда в сеть с постоянным по величине напряжением разряд неустойчив и сопровождается бесконечным увеличением тока. Следовательно, в этом случае нужно принимать меры к стабилизации разряда. Стабилизация может быть обеспечена либо использованием источника напряжения с падающей внешней характеристикой (такая характеристика, например, специально создается у сварочного генератора для стабилизации сварочной дуги), либо дополнительным баластным сопротивлением, включенным последовательно с газоразрядным промежутком. Для газоразрядных источников излучения используется второй способ стабилизации разряда.

Рассмотрим случай включения газового промежутка последовательно с активным сопротивлением. На рис. 2 приведена вольт-амперная характеристика (кривая 1) газоразрядного промежутка и разность между напряжением сети и падением напряжения на балластном сопротивлении в функции тока (прямая 2).


Рис. 2. Схема включения газоразрядного промежутка последовательно с баластным сопротивлением (а) и вольт-амперные характеристики элементов (б)

Всякие стационарные режимы протекания тока в такой схеме должны удовлетворять закону КирхгофаUc=Uб+Uл. Это условие выполняется в точках пересечения прямой 2 (Uс-Uб=f(I)) с вольт-амперной характеристикой I газоразрядного промежутка. Однако при падающих характеристиках пересечение возможно в нескольких точках, не каждая из которых будет соответствовать устойчивому режиму. Устойчивый режим будет в тех точках, для которых с увеличением тока сумма падений напряжений на лампе и балластном сопротивлении превысит напряжение источника, т.е. Uб+UлIRб+Uл

Это неравенство является критерием устойчивости. Критерию устойчивости на рис. 2 удовлетворяет точка В. В режимах левее точки В появляется положительный избыток напряжения U, приводящий к увеличению тока, а в режиме правее точки В появляется отрицательный избыток напряжения U, приводящий к уменьшению тока. Следовательно, режим в точке В является устойчивым, или стабилизированным.


Необходимо отметить, что ни напряжение, ни ток не стабилизируются включением балластного сопротивления, а стабилизируется только ре

10.12.2016 Без рубрики

Параметры ламп накаливания. Основные характеристики ламп накаливания

В своем доме, если он приличных размеров и в нем много комнат, львиная доля электроэнергии тратится на освещение. Если в коридорах и вспомогательных помещениях можно поставить датчики движения и другую автоматику для выключения света в отсутствие людей, то в жилых комнатах обычно свет горит постоянно и на это уже не обращают внимания.
Поэтому в целях экономии электроэнергии и собственных средств стоит обратить на экономные электролампочки .
Будет совсем не лишним умение разбираться в ассортименте электрических ламп.

Обычные лампы накаливания
КПД таких ламп не превышает 30%. Для справки: КПД лампы – процент потребляемой мощности, преобразуемый в свет.

Остальная часть мощности превращается в тепловую энергию. Если КПД низкий, то лампа в основном будет греть, а не светить.
Потребляемая мощность обычно до 100 Вт при напряжении питания 220 В. Время службы ламп накаливания в среднем не превышает 6000 часов. Лампа излучает теплый желтоватый свет с параметрами цветовой температуры от 2200 до 2800 К. Эти лампы хоть и дешевые, но значительно проигрывают по экономичности.
Основной износ происходит, когда нить накаливания при включении резко раскаляется и также резко остывает при выключении лампы. Поэтому лампа тем дольше прослужит, чем меньше включать и выключать светильник.

Галогенные лампы накаливания

КПД не свыше 20%, потребляемая мощность от 5 до 500 Вт при напряжении питания одноцокольных ламп 12 В и 220 В и двухцокольных 220 В. При напряжении питания 12 В для подключения необходим преобразователь напряжения. Срок службы сопоставим со сроком службы обычных ламп накаливания. Лампа излучает яркий нейтральный свет цветовой температуры 3000 К.
Такие лампы даже менее экономичные, чем обычные лампы накаливания.
Из-за того, что колба раскаляется до 500 градусов, она становится сверхчувствительной к загрязнениям, и может при включении лопнуть даже от следов пальцев на ней.
Галогенную лампу нужно ввертывать, пользуясь салфеткой, а защитную пленку снимать уже после ввертывания. Для галогенных ламп очень опасны скачки напряжения в сети – это является одной из основных причин их перегорания. В точечных светильниках многоуровневых потолков нередко используются галогенные одноцокольные лампы на 12 В с отражателем.
Галогенные лампы в отличие от своих люминесцентных коллег лучше всего подходят для помещений, где свет постоянно включается и выключается (кухня, коридор и т.п.). Пусть экономичность у них и ниже, но зато в этом режиме галогеновые лампы работают гораздо дольше.
Люминесцентные лампы

Их КПД от 60% и выше. Эти лампы в 4-5 раз экономичнее обычных ламп накаливания. Заслуживает внимания, что люминесцентная компактная лампа мощностью 12 Вт соответствует 60-ваттной лампе накаливания. Напряжение их питания 220 В, а выпускаются лампы начиная с мощности 5 Вт. Срок службы достигает 20000 часов.
Цветовая температура указывается на корпусе лампы или на упаковке: 2700 К – белый теплый свет, 4200 К – нейтрально-белый яркий свет, 6400 К – белый холодный свет (дневной).
Эти лампы относительно дорогие, но при этом очень экономичные с высоким показателем светоотдачи и встроенным пускорегулирующим электронным аппаратом. Трубки достаточно хрупкие, поэтому при ввертывании лампы ее нужно держать за пластмассовую часть.
Особенностью таких ламп является то, что срок их службы зависит от количества циклов включения-выключения – всякий раз, когда вы включаете лампу, срок ее службы сокращается. Такие лампы нежелательно использовать в «проходных» местах дома – коридоре, ванной, туалете и т. п.
Светодиодные лампы

КПД близок к величине 100%, а экономия электроэнергии, по сравнению с лампами накаливания, достигает 90%. Лампы выпускаются с напряжением питания 220 В и 12 В. Последние, подобно галогенным, используются для точечных светильников, но при этом они намного более экономичные и безопасные.

Мощность светодиодных ламп варьируется от 0,7 до 12 Вт, при этом лампа мощностью 12 Вт соответствует по своей светоотдаче 100-ваттной лампе накаливания. Поражает срок работы светодиодных ламп – от 25000 часов и практически до бесконечности. Параметры цветовой температуры аналогичны параметрам люминесцентных ламп. Оттенки цвета с течением времени могут меняться.

Светодиодные лампы, безусловно, дорогие, но при этом чрезвычайно эффективные. Приобретая несколько ламп, желательно выбрать их из одной партии одного производителя – тогда они гарантированно будут совпадать по цветовому оттенку.
Поскольку лампы в процессе их эксплуатации практически не нагреваются, то они абсолютно безопасны.

Светодиодные лампы являются «долгожителями» – их срок службы может достигать 10 лет. Лампы этого типа также безопасны: для их работы не требуется высокой мощности и они не содержат ядовитые компоненты.
Термин “энергосберегающие лампы” в обиходе прочно приклеился к малогабаритным люминесцентным лампам с электронным пускорегулирующим устройством, хотя обычные люминесцентные трубки и светодиодные светильники тоже в принципе являются энергосберегающими.

Теперь некоторые минусы энергосберегающего освещения.
Результаты исследований показали, что в отличие от привычных ламп накаливания энергосберегающие лампы любой мощности являются источником электромагнитного радиочастотного излучения. Предельно допустимые нормы нарушаются в радиусе около 15 см от цоколя лампы.
Это означает, что, включая энергосберегающую лампу где-то под потолком, мы не рискуем попасть в зону ее высокого электромагнитного излучения. Но для ночников, настольных, прикроватных осветительных приборов, в непосредственной близости от которых человек проводит немало времени, подобное энергосбережение создает еще один фактор риска для здоровья.
Люминесцентные лампы не рассчитаны на частое включение-выключение. Потому и использовались они исторически в общественных местах, где и горели почти постоянно: их предшественником, по сути, являются так называемые «лампы дневного света».
При включении люминесцентные лампы вносят существенные высокочастотные помехи в сеть электропитания. А это еще больше «загрязняет» с точки зрения электромагнитной экологии наши и без того напичканные техникой жилища.
Следует помнить, что энергосберегающие малогабаритные люминесцентные лампы при применении выключателей с индикаторными лампочками будут постоянно подмаргивать. Такое явление может наблюдаться даже с обычным выключателем, если он включен в нулевой провод, а фаза постоянно присутствует на лампе.
Также люминесцентнтные и светодиодные лампы нельзя включать через диммер (тиристорный регулятор), он сильно искажает форму тока и лампы перегорают.
Еще одна опасность люминесцентных ламп – содержание ртути.
В отдельно взятой лампочке оно не настолько велико, чтобы кого-либо отравить. Но выбросить ее просто в мусорный бак нельзя, о чем и предупреждает потребителя соответствующий значок на упаковке. Принимать отработавшие свое лампы должны специальные службы. Однако на практике это работает далеко не во всех регионах страны.
Альтернативное энергосберегающее освещение только входит в нашу повседневную действительность, поэтому реальные влияния всех факторов любого из видов освещения на человека еще будут изучаться.
Поэтому лучшим критерием оценки освещения все равно будет “нравится-не нравится” и “комфортно-не комфортно”.
Видимо, некоторых положительных качеств обычной “лампочки Ильича” не сможет дать никакая хитрая электроника, хотя у нас всегда есть выбор.

Одним из самых первых электрических источников света стала легендарная лампа накаливания. Ее патент был принят в 1879 году. С тех пор долгое время этот прибор применялся человечеством во многих сферах деятельности. Однако сегодня лампа накаливания постепенно отходит в прошлое. На смену ее пришли более экономичные источники освещения.

Существуют определенные преимущества и недостатки, которыми характеризуются этих устройств, а также способы их применения и разновидности заслуживают подробного рассмотрения. Также сравнительная характеристика их с другими, применяемыми сегодня осветительными приборами, позволит сделать выводы о целесообразности применения ламп накаливания.

Устройство лампы

Светильники с характеристики которых будут рассмотрены подробно далее, раньше встречались практически в каждом доме. Применение этих приборов было очень простым и удобным. Устройство лампы накаливания понять легко. Она состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится нить из вольфрама. Эта емкость может быть наполнена газом или вакуумом.

Вольфрамовая нить располагается на особых электродах, через которые к ней подводится электричество. Эти проводники скрыты цоколем. Он имеет резьбу, благодаря чему лампу легко вкручивать в патрон. При подаче электричества по сети через цоколь ток подводится к вольфрамовой нити. Она накаляется. При этом в окружающую среду посылается свет. По такому принципу работают все лампы накаливания. Существует огромное количество их разновидностей.

Основные характеристики

Определенные свойства имеют лампы накаливания. Характеристики этих приборов измеряются по разным показателям. Диапазон мощности этих приборов, предназначенных для бытовых целей, составляет от Для уличного освещения и промышленного назначения могут применяться лампы до 1000 Вт.

В процессе работы вольфрамовая нить накаливается до 3000 °С. Отдача светового потока при этом может варьироваться от 9 до 19 Лм/Вт. При этом прибор может работать при номинальном напряжении 220-230 В. Некоторые устройства рассчитаны на 127 В сети. Частота составляет 50 Гц.

Размер цоколя у подобных приборов может быть 3 типов. Это указывается в маркировке. Если он составляет 14 мм, это Соответственно 27 мм – это Е27, а 40 мм – Е40. Чем больше цоколь, тем большая мощность характерна для прибора освещения. Он может быть резьбовым, штифтовым, одно- или двуконтакным.

В обычных условиях лампы накаливания работают около 1 тыс. часов.

Разновидности

Лампы накаливания, технические характеристики которых были рассмотрены выше, бывают нескольких видов. Существует несколько принципов, по которым классифицируют представленные устройства.

Прежде всего, лампы накаливания различают по Она может быть шарообразная (самая распространенная), трубчатая, цилиндрическая, шароконическая. Существуют и другие, более редкие разновидности. Их применяют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).

Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым. Существуют также зеркальные разновидности. Назначение лампы также довольно разнообразно. Она может применяться для общего или местного освещения, а также в специальных нуждах (например, кварцевогалогенные виды).

Вольт-амперная характеристика

Является нелинейной. Это объясняется тем, что сопротивление нити накала зависит от температуры и тока. Нелинейность при этом носит восходящий характер. Чем ток больше, тем сильнее сопротивление вольфрамового проводника.

Кривая имеет восходящий вид, потому что динамическая величина сопротивления положительна. В любой ее точке чем выше прирост тока, тем больше падает напряжение. Это способствует автоматическому образованию устойчивого режима. При постоянной величине напряжения ток не может быть изменен из-за внутренних причин.

Вольт-амперные характеристики показывают, что благодаря всем перечисленным закономерностям лампа накаливания может включаться прямо на сетевое напряжение.

Постоянный источник питания

Которых позволяют их использовать в бытовых целях, чаще всего питаются от постоянного источника электричества. Его еще принято считать ресурсом неограниченной мощности. Поэтому зачастую напряжение сети считается номинальным напряжением лампы накаливания.

Но стоит отметить, что довольно часто напряжение в сети и его номинальное значение несколько отличается. Поэтому чтобы улучшить эксплуатационные характеристики осветителей был разработан ГОСТ 2239-79. Он вводит 5 интервалов напряжения питания. Ему должны соответствовать применяемые в бытовых целях лампы накаливания.

Ограниченные источники питания

Лампы накаливания, характеристики которых рассчитаны для применения в специальных устройствах, могут питаться от ограниченных источников (батарея, аккумулятор, генератор и т. д.).

Их среднее фактическое напряжение не соответствует номинальному значению. Поэтому для ламп накаливания, питающихся от ограниченных источников тока, применяется такой показатель, как расчетное напряжение. Оно равняется среднему значению, при котором допускается эксплуатировать лампу накаливания.

Маркировка

Чтобы понимать, какой тип лампы представлен в продаже, была разработана специальная маркировка этих изделий. Чтобы правильно выбрать соответствующий тип устройства, следует ознакомиться с общепринятыми условными обозначениями.

Например, аргоновая биспиральная лампа накаливания 60 Вт, характеристики которой позволяют применять ее в бытовых целях, будет маркироваться, как Б235-245-60. Первая буква означает физические качества или особенности конструкции изделия. Если в маркировке есть вторая буква – это назначение лампы. Она может быть железнодорожной (Ж), самолетной (СМ), коммутаторной (КМ), автомобильной (А), прожекторной (ПЖ).

Первая цифра в маркировке обозначает напряжение и мощность. Второе числовое значение – доработка. Это позволяет правильно подобрать лампу для того или иного осветительного прибора.

Преимущества

Лампы накаливания и светодиодные, сравнительные характеристики которых сравнивают при покупке того или иного устройства, довольно различны. Преимуществом приборов с вольфрамовой нитью является их дешевая стоимость. Существует еще ряд особенностей, которыми лампы накаливания выгодно отличаются от светодиодных, люминесцентных источников света.

Представленные устройства, применяемые ранее, стабильно работают при низких температурах. Также они не боятся небольших скачков электричества в сети. Это позволяет эксплуатировать их довольно длительное время.

Если напряжение по каким-то причинам снижается, лампа накаливания все равно будет работать, хоть и с меньшей интенсивностью. Также такие приборы не боятся высокой влажности. Их легко подключать к сети, для этого не требуется никакого дополнительного оборудования.

Если лампа накаливания разобьется, в воздух не попадут опасные вещества (как это случается с энергосберегающими разновидностями осветителей). Поэтому они считаются более безопасными.

Недостатки

Однако и довольно существенные недостатки содержит характеристика ламп накаливания. Люминесцентных ламп , а также диодных разновидностей осветительных приборов сегодня применяется гораздо больше по нескольким причинам.

В первую очередь существенным минусом устройств с вольфрамовой нитью является низкий уровень световой отдачи. В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это придает неестественности освещению.

В сравнении с новыми лампами, принцип накаливания характеризуется низким ресурсом работы. При отклонениях в номинальном напряжении сети он сокращается еще больше.

Колба лампы накаливания довольно хрупкая. Ее по этой причине применяют чаще всего с плафоном. А это дополнительно снижает степень интенсивности освещения внутри помещения.

Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии. По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому в целях экономии энергоресурсов следует выбирать новые разновидности устройств. Это способствует постепенному прекращению выпуска ламп накаливания.

Несмотря на целый перечень недостатков, выявленных при сравнении с другими источниками искусственного света, лампы накаливания остаются востребованными и в бытовой сфере, и в промышленных отраслях.

Дешевые и простые в использовании приборы не хотят сдавать свои позиции, хотя на рынке появилось огромное количество более экономичных и «долгоиграющих» заменителей – например, ламп на светодиодах.

Еще до недавнего времени лампы накаливания (ЛН) использовались повсеместно, поэтому с их конструкционными особенностями знакомы многие. Причем иногда приходилось «знакомиться» по причине выхода источника света из строя: перегорала вольфрамовая нить, лопалось стекло или колба вылетала из цоколя.

Некоторые производители использовали более надежные и проверенные материалы и относились к выпуску лампочек накаливания настолько ответственно, что их продукция работает уже на протяжении нескольких десятилетий. Но это скорее исключение, чем правило – сегодня никаких гарантий на продолжительный срок эксплуатации не дается.

Схематическое изображение лампы с указанием основных деталей. Конструкция источника искусственного освещения с момента изобретения почти не изменилась, совершенствовались только материалы и состав газа, наполняющего колбу

Главный действующий элемент – так называемое тело накала, закрепленное на держателях и присоединенное к электродам. В момент подключения электроэнергии через него проходит напряжение, вызывающее одновременно нагрев и свечение. Чтобы излучение стало видимым, температура нагрева должна достигнуть 570°С.

Наиболее устойчивым к высокой температуре металлом признан вольфрам. Он начинает плавиться при нагреве до 3422°С. Чтобы максимально увеличить площадь излучения, но сократить объем тела накала внутри стеклянной колбы, его скручивают в спираль.

Привычный комфортный свет желтого оттенка, который создает уют в доме и по визуальной оценке является «теплым», возникает при нагреве нити до 2830-2850°С

Для защиты вольфрама от процесса окисления, характерного для металлов, из колбы откачивают воздух и заменяют его вакуумом или газом (криптоном, аргоном и пр.). Технология наполнения вакуумом устарела, для бытовых ламп чаще всего применяют смесь азота и аргона или криптон.

В результате тестирования была выявлена минимальная продолжительность горения лампы – 1 тысяча часов. Но, учитывая случайные причины, выводящие приборы из строя раньше времени, допускается, что нормативы распространяются лишь на 50% продукции из каждой партии. Время работы второй половины может быть больше или меньше – в зависимости от условий использования.

Виды и применение ЛН

Качественные характеристики и маркировка вольфрамовых лампочек регламентирована ГОСТ Р 52712-2007. По типу наполнения колбы приборы ЛН делятся на вакуумные и газополные разновидности.

Первые служат меньше из-за неизбежного испарения вольфрамовой нити. Вдобавок вольфрамовые испарения оседают на стеклянной оболочке вакуумного источника, что ощутимо снижает прозрачность и способность стекла пропускать свет. Выпускают их с моноспиралью, в номенклатурном обозначении им присвоена литера В.

В газополных приборах минимизированы недостатки вакуумных лампочек. Газ сокращает процесс испарения и препятствует оседанию вольфрама на стенках колбы. Газополные моноспиральные виды обозначены буквой Г, а лампочки с дважды навитой спиралью, т.е. биспиральные, маркируются буквой Б. Если биспиральная разновидность имеет номенклатуру БК, значит, в ее наполнении был использован криптон.

В галогенных лампочках ГЛН к наполнителю стеклянной колбы добавляют бром или йод, благодаря которым испаряющиеся атомы вольфрама после испарения возвращаются снова на нить накала. Галогенки выпускают в двух форматах: в виде кварцевых трубок с длинной спиралью или в капсульном варианте с компактным рабочим элементом.

В государственных стандартах деление на группы происходит по сфере применения, однако затрагиваются и другие характеристики. Предположим, на одном уровне рассматриваются «ЛН электрические миниатюрные» (ЛН мн) и «ЛН инфракрасные зеркальные» (ЗК — приборы с концентрированным светораспределением, ЗД — со средним) – как видите, для обозначения категорий выбраны разные критерии.

Существуют группы, которые можно отнести к наиболее востребованным:

  • общего назначения;
  • для транспортных средств;
  • прожекторные;
  • миниатюрные и пр.

Рассмотрим сферы применения и особенности различных категорий, которые в некоторых случаях могут между собой пересекаться.

Галерея изображений

Описание технических требований к каждой из перечисленных категорий можно найти в соответствующих разделах ГОСТ. Из-за особенностей конструкции и области применения маркировка устройств из различных групп отличается.

Особенности маркировки по применению

Лампу легче подобрать, если ориентироваться в условных обозначениях. Они отражают важные технические характеристики, возможную область использования, особенности конструкции и технологии изготовления.

Маркировка зарубежных производителей напоминает отечественную, но имеет свои особенности. Обычно она носится методом штамповки на цоколь и служит одним из способов отличия оригинального изделия от подделки

Вначале указаны буквы в количестве от 1 до 4, которые отражают характерные конструктивные особенности. Для более легкой расшифровки за основу взята первая буква основополагающего критерия, например, Г – газополная моноспиральная лампа, В – вакуумная моноспиральная, К – криптоновая и др.

Затем следует указание назначения:

  • Ж – железнодорожная;
  • А – автомобильная;
  • СМ – самолетная;
  • ПЖ – для прожекторов и др.

За буквам расположены цифры, обозначающие технические характеристики – напряжение (В) и мощность (ВТ). Маркировка ламп специального типа отличается: мощность не указана, зато можно определить ток, световой поток или силу света. Если в устройстве две спирали, то мощность для каждой из них указывается отдельно. Последняя цифра может обозначать номер разработки, если конструкция модифицировалась.

Основные технические характеристики

Самым главным параметром источников света с телом накала является мощность, определяемая в ваттах. Назначение ламп разнообразное, поэтому диапазон велик – от 0,1 Вт индикаторных «светлячков» до 23 тыс. Вт прожекторов для маяков. Компании General Electric и Osram выпускают мощные светильники для театральных и кинематографических постановок.

Прожекторные изделия отличаются не только значением мощности (до 24000Вт), но и световым потоком. Светодиодный прожектор способен выдать 400 000 люменов, тогда как специальная лампа накаливания – 800 000 люменов

В быту используют маломощные приборы, в основном, от 15 Вт до 150 Вт, а в промышленной сфере применяют лампы мощностью до 1500 Вт.

Качество светового потока и степень рассеивания регулируются материалом изготовления колбы. Максимальная светопередача характерна для ламп с прозрачным стеклом, тогда как два других типа поглощают часть света. Например, матовое стекло колбы крадет 3% светового потока, а белое – 20%.

Часто мощность бытовых ламп накаливания ограничена материалом светильников (абажуров, плафонов). Производители люстр и бра обычно указывают рекомендованные параметры – как правило, 40 Вт, реже 60 Вт.

Обычные электролампы сильно нагревают окружающие предметы в отличии, например, от светодиодных или маломощных галогенных, поэтому их нельзя использовать для монтажа в натяжные потолки

В 2011 году лампы накаливания официально признаны низко экономичными и пожароопасными, поэтому был принят закон о прекращении выпуска источников света 100 Вт. На очереди – закон о запрете устройств мощнее 50 Вт. Однако пользователь ничего не теряет, так как на современном рынке огромное количество более производительных и экономичных светодиодных и других аналогов.

Таблица, отражающая эффективность работы различных видов бытовых ламп. По указанным техническим характеристикам хорошо видно, как лампы накаливания проигрывают альтернативным вариантам по всем позициям

Сегодня многие отказываются от устаревшего вида ламп из-за большого потребления электроэнергии и короткого срока службы. Однако существуют категории людей, предпочитающие покупать дешевые и неэффективные источники – благодаря им производство лампочек накаливания продолжается.

Второй важный показатель, который обязательно нужно учитывать при покупке, — вид цоколя лампы накаливания, определяемый размером. У импортных и отечественных светодиодных ламп множество разновидностей цоколей, тогда как простые лампы ограничиваются тремя.

Если необходимо заменить лампочку в люстре или настольном светильнике, то обязательно обратите внимание на диаметр цоколя – Е14 или Е27. Приборы с цоколем Е40 в быту не применяют

Сейчас производителей обязывают упаковывать каждое изделие в отдельную коробочку, так что технические характеристики можно отыскать на ней. Обычно указывают мощность, класс энергоэффективности (низкий – Е), тип цоколя, прозрачность колбы, срок службы в часах.

Преимущества и недостатки ламп накаливания

Потребитель продолжает приобретать неэкономчные лампочки благодаря целому ряду плюсов, хотя некоторые из них весьма условны. По отзывам, их выбирают из-за следующих качеств:

  • невысокая стоимость;
  • отсутствие пускорегулирующего оборудования;
  • моментальное зажигание после включения;
  • привычный «домашний» свет;
  • отсутствие вредных веществ;
  • нет реакции на низкую температуру и электромагнитные импульсы.

Однако мало кто оценивает качество светового потока или пульсацию, все же для большинства решающим оказывается первый фактор.

Но недостатки гораздо весомее, так как среди них сравнительно низкая световая отдача, ограниченный срок службы, небольшой диапазон цветовой температуры (только желтый свет), зависимость от перепадов напряжения в сети, пожароопасность.

Если включить лампу накаливания мощностью 40 Вт, спустя полчаса она нагревается до +145-148°С и начинает нагревать окружающие предметы, что чревато случайным возгоранием

Сейчас существует возможность сравнить на практике работу ламп накаливания, газоразрядных и светодиодных аналогов. Каждый, кто заметил разницу в энергопотреблении, давно перешел на энергосберегающие устройства.

Как правильно выбрать лампочку

При покупке лампочки ориентируются в первую очередь на величину цоколя и мощность. Эти два параметра легко определить по старому, перегоревшему источнику света.

Если вы выберете устройство меньшей мощности, то световой поток будет слабее, если большей, то рискуете целостностью плафонов – они могут деформироваться из-за высокой температуры нагрева.

Специально для любителей традиционных лампочек выпускаются филаментные устройства на светодиодах, похожие по форме, но выгодно отличающиеся своими характеристиками

Кроме технических характеристик стоит обратить внимание на качество изготовления лампы. Предпочтение стоит отдать изделиям с широким контактом цоколя, пропаянным токопроводом, стабильно закрепленной нитью накала.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше познавательной и интересной информации о производстве, использовании и недостатках ламп накаливания – в видеороликах, снятых специалистами и любителями.

Интересные факты о лампах накаливания:

Как происходит производство ЛН:

Сравнительный обзор ламп разных видов:

Популярно о выборе ламп для дома:

Потребитель сам вправе выбрать лампочку для использования в быту. Однако не стоит гнаться за дешевизной и обманчивой выгодой. Учитывая, что освещением мы пользуемся постоянно, а лампочек в доме, как правило, более десятка, следует пересмотреть привычки. Многие пользователи давно уже перешли на более надежные, экономичные, безопасные светодиодные лампы.

Цоколь

Тело накала лампы

Тело накала ЛН выполняется из наиболее тугоплавкого металла – вольфрама, температура плавления которого равна 3653 К. Чем короче и компактнее тело накала и чем больше его диаметр, тем на большую температуру нагрева оно рассчитано, и тем экономичнее будет лампа.

Для увеличения компактности чаще используется спиральное (моноспираль) или биспиральное (двойная спираль) тело накала. Для ЛН, работающих при воздействии вибрации (транспортные системы), используется прямолинейное тело накала.

Сопротивления спирали ЛН в холодном и разогретом (рабочем) состоянии существенно различаются. Так, у ЛН мощностью 100 Вт они соответственно равны 40 и 490 Ом. Соответственно меняются и токи, протекающие через лампу. Можно считать, что пусковой ток ЛН примерно в 12,5 раз превышает ток рабочего режима. Это приводит к тому, что вероятность отказа ЛН в момент включения резко возрастает.

Наибольшее распространение имеет разработанный Эдисоном (буква Е в обозначении) резьбовой цоколь разного диаметра (Е27 – для ЛН мощностью 25…200 Вт, Е40 – «голиаф» – для ЛН мощностью более 200 Вт, Е14 – миньон» – для маломощных ЛН).

Штифтовой цоколь используется в транспортных системах, так как не позволяет лампе выкручиваться из патрона.

Фокусирующий цоколь, позволяющий устанавливать лампу в строго определенном положении, применяется в оптических системах.

Электрические характеристики

1. Номинальное напряжение U н ЛН общего освещения, как правило, равно 220 В. Напряжение 127 В используется намного реже, так как основной системой напряжений в настоящее время является 380/220 В. Для местного и переносного освещения используются ЛН с номинальным напряжением 36, 12, 6 В.

Так как продолжительность горения ЛН резко снижается при повышении подводимого напряжения, выпускаются ЛН, предназначенные для работы в сетях с повышенным напряжением. Для них указывается диапазон рекомендуемых напряжений: 215…225 В, 220…230 В, 230…240 В, 125…135 В. У этих ламп продолжительность горения при напряжении, совпадающем с серединой диапазона (его называют расчетным), равна продолжительности горения обычной лампы при напряжении 220 В. При напряжении, совпадающем с левой границей диапазона, продолжительность горения этих ЛН возрастает в 2,5…3,5 раза, но уменьшается их мощность, световой поток (примерно на 25%) и световая отдача. Лампы с более высокой правой границей номинального напряжения рекомендуется использовать при повышенном (по сравнению с номинальным) напряжении сети. Их же целесообразно применять с целью продления периода горения ламп в сетях с номинальным напряжением, особенно при невысоких значениях требуемой освещенности.

2. Номинальная мощность Р н ЛН меняется в широком диапазоне от долей ватта до 20 кВт, так как принципиальных препятствий для изготовления ЛН любой мощности нет. Так как изготовить ЛН в полном соответствии с указанной для них номинальной мощностью трудно, допускается отклонение фактической мощности от номинальной на ± 10 %.

Светотехнические характеристики

1. Номинальный световой поток Ф н указывается в справочниках. По мере эксплуатации ЛН он постепенно уменьшается из-за испарения вольфрама с тела накала, которое приводит к уменьшению мощности лампы и загрязнению колбы. Через 750 ч горения ЛН её световой поток уменьшается в среднем на 15 %.

2. Максимальная сила света I МАК задается для ЛН относительно редко – в основном для ЛН, работающих в однотипных оптических системах, например для автомобильных ЛН. В большинстве случаев максимальная сила света светильника определяется его кривой силы света и может существенно отличаться от максимальной силы света ЛН.

3. Цветовая температура

В излучениях видимого спектра ЛН преобладают оранжево-красные лучи, которые усиливают «тёплые» цветовые тона (коричневые, оранжевые, красные) и ослабляют «холодные» (фиолетовые, голубые, зелёные), что не может обеспечить хорошей цветопередачи. Цветовая температура ЛН лежит в пределах 2500…2700 К.

Экономические и эксплуатационные характеристики

1. Номинальная световая отдача (лм/Вт) – световой поток с единицы мощности – это важнейшая экономическая характеристика ИС, по своему смыслу аналогичная КПД. Поэтому и обозначается она большой греческой буквой эта – Н (маленькая эта – η):

Н Н = Ф Н /Р Н .

Световая отдача тепловых излучателей даже теоретически не может быть больше 89,5 лм/Вт. Для ЛН общего применения световая отдача составляет от 8 до 20 лм/Вт и зависит от температуры нагрева тела накала (рис. 28).

В большей мере тело накала разогрето в газонаполненных ЛН, где испарение вольфрама затруднено. В ЛН с меньшим номинальным напряжениеми с большей номинальной мощностью, тело накала короче, компактнее и имеет больший диаметр. Поэтому оно рассчитано на большую температуру нагрева. Световая отдача лампы накаливания возрастает с уменьшением номинального напряженияи с увеличением номинальной мощности.

Так, световая отдача ЛН мощностью 15 Вт с номинальным напряжени­ем 220 В (В220-15) равна 8 лм/Вт, а у
Г127-1000 – 20 лм/Вт.

2. Продолжительность горения τ – продолжительность реального использования лампы, т.е. её ресурс (в отличие от срока службы – календарной продолжительности от начала применения до выхода из строя).

Полная продолжительность горения – продолжительность горения одной отдельно рассматриваемой лампы резко отличается для разных ЛН и не может служить характеристикой долговечности ИС в целом.

Средняя продолжительность горения τ СР – определяется для партии ламп. За среднюю продолжительность горения принимают (рис. 29) полную продолжительность горения той лампы из испытываемой партии, для которой число перегоревших ламп до нее и после нее одинаково. Так, если испытывается 101 лампа, то это полная продолжительность горения 51-й по счёту перегоревшей лампы. Если испытывается 100 ламп – то средняя продолжительность горения партии равна среднему арифметическому значению между полными продолжительностями горения 50-й и 51-й пе­ре­го­рев­ших ламп.

Средняя продолжительность горения ЛН общего применения составляет 1000 ч при расчётном напряжении.

Гарантийная продолжительность горения ЛН общего применения равна 700 ч.

Полезная продолжительность горения – продолжительность горения, в течение которого световой поток упадет не более чем на 30 %. Для ЛН полезная продолжительность горения обычно равна средней, так как среднее значение светового потока за весь период эксплуатации составляет 0,87. ..0,95 от номинального.

Зависимость характеристик ЛН от напряжения сети весьма существенна.

Повышение подводимого к ЛН напряжения увеличивает её световой поток, мощность и световую отдачу и резко снижает продолжительность горения (рис. 30).

Эти зависимости могут быть представлены в виде следующих эмпирических фор­мул:

P/P Н = (U/U Н) 1,58 ;

H/H Н = (U/U Н) 2,03 ;

Ф/Ф Н = (U/U Н) 3,61 ;

τ/τ Н =(U/U Н) –(11,2÷14,8) .

Если напряжение в сети возрастёт на 3 %, продолжитель­ность горения ЛН составит 60 % от номинальной. Если напряжение сети снизится на 10 %, на 30 % упадёт световой поток ЛН.

Параметры ламп накаливания или характеристики ламп накаливания, принято делить на три группы – электрические, световые и эксплуатационные. Электрические параметры характеризуют лампу как потребителя электрической энергии и определяют возможность ее подключения к источникам питания (электрической сети). К электрическим параметрам относят номинальное напряжение и номинальную мощность лампы, ток является величиной производной и определяется расчетом.

Световые параметры более разнообразны. Нормирование тех или иных определяет . У ламп накаливания, предназначенных для общего освещения, основными техническими характеристиками являются световой поток и световая отдача. Для сигнальных ламп важным параметром является яркость, для ламп-светильников – кривые силы света и тому подобное.

Эксплуатационные параметры определяют возможность и технико-экономическую целесообразность данного типа в той или иной осветительной установке. В этом смысле к эксплуатационным параметрам следует относить и электрические, и световые параметры. Поэтому, говоря об эксплуатационных параметрах ламп, обычно имеют ввиду срок службы ламп, стабильность светового потока, параметры внешней среды и ряд дополнительных требований.

Основным электрическим параметром лампы накаливания является номинальное напряжение лампы U л. ном. Для большинства ламп накаливания это напряжение соответствует напряжению источника питания.

Основная масса ламп накаливания общего применения работает от электрических сетей энергосистем, которые для осветительных установок можно считать источниками неограниченной мощности. Поэтому в течение длительного времени для ламп накаливания общего назначения напряжение питающей сети являлось и номинальным напряжением ламп накаливания. Все остальные электрические параметры ламп накаливания относили именно к этому номинальному напряжению. Вместе с тем, напряжение в осветительных сетях часто отличается от номинального. Поэтому в целях улучшения эксплуатационных характеристик ламп согласно ГОСТ 2239-79 введено пять интервалов напряжения питания: 125 – 135, 215 – 225, 220 – 230, 230 – 240 и 235 – 245 В, причем за номинальное напряжение ламп в соответствии с международной классификацией приняты напряжения 130, 220, 225, 235 и 240 В.

Источники питания ограниченной мощности (аккумуляторные батареи, автомобильные генераторы, сухие элементы и так далее) отличаются тем, что средние значения их фактического напряжения не соответствуют номинальному. Поэтому для ламп накаливания, предназначенных для работы от таких источников питания, помимо номинального напряжения применяют так называемое расчетное напряжение U л.р, то есть среднее напряжение, при котором будет работать лампа накаливания. Соответственно все ее остальные параметры относят к расчетному напряжению.

Вторым важным электрическим параметром ламп накаливания является мощность. Под номинальной мощностью лампы накаливания данного типа P л.ном понимают расчетную электрическую мощность, которая выделяется в лампе накаливания данного типа при ее включении на номинальное (или расчетное) напряжение. Практически для партии ламп – это среднее значение мощности для достаточно большой группы ламп этого типа. Возможный разброс значений мощности отдельных ламп ограничивается верхним пределом допустимой мощности для ламп данного типа.

Для отдельных типов ламп, в частности предназначенных для работы от химических источников тока, вместо номинальной мощности иногда нормируется номинальный ток I л. ном, для которого устанавливается ограничение его верхнего значения.

Основная светотехническая характеристика ламп накаливания определяется назначением лампы. Для осветительных ламп это световой поток Ф л. Практически номинальным световым потоком лампы является среднее значение светового потока большой партии ламп данного типа. Применительно к каждой лампе накаливания можно говорить о нижнем допустимом пределе светового потока. Ограничение верхнего предела не имеет смысла, так как повышение светового потока может быть достигнуто увеличением мощности лампы, верхний предел которой, ограничивается, а так же повышением температуры тела накала, что неизбежно приведет к снижению срока службы лампы и разбраковке партии по этому параметру.

Изменяя конструкцию и конфигурацию тела накала или применяя колбы специальной формы, можно получить лампы накаливания с заданной кривой силой света. Для таких ламп помимо нормирования светового потока нормируют одно или несколько значений силы света I v в заданных направлениях. Число точек нормирования силы света определяется возможностью контроля кривой с заданной точностью.

Лампы накаливания имеют различную яркость свечения L , что связано с многообразием областей их применения. Например, лампы для сигнальных приборов, кинопроекционной аппаратуры имеют высокую яркость, значение которой в ряде случаев нормируют. И, наоборот, для освещения жилых помещений требуется пониженная яркость, поэтому такие лампы накаливания часто выпускают в матированных колбах.

Для ламп, применяемых в оптических приборах, эффективность действия которых определяется яркостью тела накала, желательно нормирование габаритной яркости тела накала. Сложность определения такой яркости путем измерения силы света и деления результата на площадь проекции тела накала на плоскость, перпендикулярную направлению силы света, привела к тому, что от этого нормирования отказались, сведя контроль ламп к измерениям силы света в заданных направлениях и основных геометрических размеров тела накала.

Световая отдача η, являющаяся важной свето технической характеристикой качества ламп и их основным эксплуатационным показателем, в настоящее время исключена из числа нормируемых величин, так как она определяется расчетным путем как отношение светового потока к мощности лампы, измеренных при номинальном напряжении лампы. Световая отдача вместе с тем является важнейшим параметром ламп накаливания, определяющим экономичность генерирования светового потока. Световая отдача ламп накаливания растет с увеличением их мощности, для ламп одинаковой мощности она больше у ламп, рассчитанных на меньшее номинальное напряжение. Для ламп накаливания данной мощности и конструкции световой поток, определяющий световую отдачу, зависит от температуры нити накала и ее излучательных свойств. Препятствием к повышению температуры вольфрама, является увеличение скорости его испарения, что было в значительной мере преодолено при использовании галогенных циклов.

Эксплуатационные параметры

К основным геометрическим параметрам ламп накаливания относят те размеры, которые влияют на возможность их применения в тех или иных светильниках или установках. Основными из этих параметров для всех без исключения ламп накаливания являются их габаритные размеры (рисунок 1): наибольший диаметр колбы d к, измеряемый в плоскости, перпендикулярной оси лампы, полная длина лампы l , измеряемая, как правило, в направлении оси лампы, и тип цоколя. Важным геометрическим размером лампы накаливания является высота светового центра h , относительно которого дается кривая силы света лампы. Эта точка совпадает с центром тяжести тела накала, полученным геометрическим построением. Высота светового центра измеряется параллельно оси лампы и отсчитывается от той детали цоколя, которая определяет его положение в патроне. Эту деталь называют фиксирующим элементом цоколя.

Рисунок 1. Основные размеры лампы накаливания

Для ламп с фокусирующим цоколем дополнительными геометрическим параметрами являются размеры и допуски, определяющие положение светового центра относительно цоколя и его фокусирующих элементов.

Для ламп, применяемых в оптических приборах, в которых большое значение имеет габаритная яркость тела накала, дополнительно задают размеры тела накала, в том числе длину светящейся нити, диаметр моноспирали (или биспирали), площадь, заполненную светящейся частью тела накала, и тому подобные.

Важными эксплуатационными параметрами ламп накаливания, так же как и других источников света, являются их средний срок службы τ, полный срок службы τ полн, определяемый временем горения лампы до ее отказа, и полезный срок τ п, определяемый временем горения до уменьшения светового потока в заданном пределе. Практическое равенство τ полн = τ п = τ означает оптимальное конструирование отдельных частей лампы, исключающее лишний запас по надежности отдельных частей и деталей, в основном тела накала, и стабильную технологию производства. Проверка совпадения значений τ п и τ полн достигается тем, что при испытании ламп на средний срок службы производят измерение конечного светового потока ламп, оставшихся целыми к моменту достижения срока, равного нормированной средней продолжительности горения.

К эксплуатационным параметрам ламп относится и минимальный допустимый световой поток, ниже которого эксплуатация ламп накаливания становится неэкономичной. Для современных ламп накаливания конечный световой поток составляет 85 – 90% начального.

В качестве примера нормирования параметров ламп накаливания в таблице 1 приведены регламентированные ГОСТ 2239-79 параметры ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением.

Таблица 1

Параметры некоторых осветительных ламп накаливания общего назначения с криптоновым наполнением по ГОСТ 2239-79.

Для ламп накаливания, применяемых для освещения транспортных средств, нормируемым эксплуатационным параметром является также динамический срок службы.

К эксплуатационным параметрам любых ламп накаливания относят характеристику климатических условий, в пределах которых обеспечиваются все перечисленные параметры. Климатические условия эксплуатации характеризуются: интервалом температур внешней среды, в пределах которого должна сохраняться работоспособность лампы; интервалом влажности, точнее, верхним пределом влажности среды; интервалом изменения давления окружающей среды.

Для изделий нормального исполнения, предназначенных для эксплуатации на всей территории страны, обычно принимают следующие значения перечисленных выше параметров: интервал температур от – 60 до + 50 °С; относительная влажность не выше 98% при 20 °С и давление не ниже 0,75 × 10 5 Па (верхний предел не оговаривается с учетом того, что давление выше максимально возможного атмосферного быть не может).

Новое посупление LED-драйверов производства Macroblock

Macroblock, Inc является одним из 10 крупнейших мировых поставщиков светодиодных драйверов. Компания фокусируется на производстве микросхем для светодиодных дисплеев, подсветки и освещения.

 

Любой потребитель электрической энергии требует источника этой энергии для своего питания. Источники электрической энергии бывают двух видов – источники энергии постоянного напряжения и источники тока. 

 

Подавляющее большинство потребителей требуют для своего питания источника с постоянным (по величине) напряжением. Оно может быть по полярности как постоянным, так и переменным, но его действующее значение нормируется. Так, жесткий диск компьютера для своего питания требует источника постоянного напряжения 5 вольт, сам же системный блок в сборе требует источника переменного напряжения 220 вольт. Это происходит потому, что вольтамперная характеристика (ВАХ) этих потребителей имеет малую крутизну, когда небольшой разброс параметров одинаковых потребителей или небольшое отклонение величины питающего напряжения от номинала вызывает лишь пропорциональное изменение потребляемого тока. Это хорошо видно на примере ВАХ лампы накаливания.

 

 

В англоязычной литературе источники электрической энергии постоянного по величине напряжения называются “power supply”, хотя дословный перевод этого термина – “поставщик мощности” – охватывает, казалось бы, все источники электроэнергии.

 

Относительно недавно получили широкое распространение потребители, требующие источника электроэнергии иного вида – источника тока. Это мощные светодиоды. Рабочая зона их ВАХ имеет значительную крутизну. Это не позволяет подключать их непосредственно к источнику напряжения, поскольку небольшое его отклонение от номинала или разброс параметров светодиодов, их уход от роста температуры вызывает неконтролируемый рост потребляемого тока и выход светодиода из строя. К тому же светодиодам разного цвета свечения при одном и том же токе требуется кардинально разное напряжение.

 

 

Пока светодиоды были небольшой мощности и использовались, в основном, как индикаторы, их подключали к источнику напряжения через последовательно включенный резистор (балласт), который, по сути, превращал источник напряжения в источник тока. Из-за потери мощности на этом резисторе КПД такого способа включения невысок, что стало существенным при появлении мощных светодиодов для освещения. Тогда и получили широкое распространение источники тока, использующие для стабилизации тока светодиодов работу регулирующего элемента в ключевом режиме с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Такой источник стали называть “led driver” (дословно – управляющий светодиодом). ШИМ, в данном случае – процесс управления током, протекающим через светодиод, путём изменения скважности импульсов, при их постоянной частоте.

 

 

LED-драйвер поддерживает в цепи нагрузки заданный ток, при этом напряжение на его выходе зависит от сопротивления цепи нагрузки.

 

На склад “Промэлектроники” поступили микросхемы для построения LED-драйверов производства Macroblock. К LED-драйверам, выполненным на различных микросхемах, светодиоды могут подключаться как по одному, так и по несколько, соединённых последовательно. Многие микросхемы могут управлять одновременно несколькими параллельными цепями светодиодов. Характеристики и типовые схемы включения приведены в документации к каждому типу микросхем.

Лампы накаливания: характеристики, плюсы и минусы

Одним из первых электрических источников света была легендарная лампа накаливания. Ее патент был принят в 1879 году. С тех пор уже долгое время это устройство используется человечеством во многих сферах деятельности. Однако сегодня лампа накаливания постепенно уходит в прошлое. На смену ему пришли более экономичные источники освещения.

Лампы накаливания имеют определенные преимущества и недостатки.Характеристики Эти устройства, а также способы их применения и разновидности заслуживают подробного рассмотрения. Также их сравнительные характеристики с другими применяемыми сегодня осветительными приборами позволяют сделать выводы о целесообразности использования ламп накаливания.

Ламповое устройство

Светильники с лампами накаливания, характеристики которых будут подробно рассмотрены позже, практически в каждом доме. Использование этих устройств было очень простым и удобным. Устройство лампы накаливания понять несложно.Он состоит из стеклянной колбы, внутри которой находится нить из вольфрама. Этот контейнер может быть заполнен газом или вакуумом.

Вольфрамовая нить расположена на специальных электродах, через которые к ней подается электричество. Эти проводники скрыты колпачком. На нем есть резьба, так что лампу можно легко вкрутить в цоколь. При подаче электроэнергии по сети через цоколь ток подается на вольфрамовую нить. Он нагревается. В то же время свет направляется в окружающую среду.По такому принципу работают все лампы накаливания. Существует огромное количество их разновидностей.

Основные характеристики

Определенными свойствами обладают лампы накаливания. Характеристики этих устройств измеряются разными показателями. Диапазон мощностей этих устройств, предназначенных для бытовых целей, составляет от 25-150 Вт. Для уличного освещения и промышленных целей могут применяться лампы мощностью до 1000 Вт.

В процессе эксплуатации вольфрамовая нить нагревается до 3000°С. Мощность светового потока может варьироваться от 9 до 19 Лм/Вт.При этом устройство может работать при номинальном напряжении 220-230 В. Некоторые устройства рассчитаны на 127 В в сети. Частота 50 Гц.

Размер плинтуса для таких приборов может быть 3-х видов. Это указано в маркировке. Если 14 мм, то это цоколь Е14. Соответственно 27 мм это Е27, а 40 мм это Е40. Чем больше база, тем большая мощность характерна для осветительного прибора. Он может быть резьбовым, штифтовым, одно- или двухконтактным.

В нормальных условиях лампы накаливания работают около 1 тыс. часов.

Разновидности

Лампы накаливания, технические данные которых были рассмотрены выше, бывают нескольких типов. Существует несколько принципов, по которым можно классифицировать представленные устройства.

В первую очередь лампы накаливания различают по форме колбы. Она может быть сферической (наиболее распространенной), трубчатой, цилиндрической, сферической. Есть и другие, более редкие разновидности. Их используют для создания определенного декоративного эффекта (например, в елочных гирляндах).

Покрытие колбы может быть прозрачным или матовым.Есть и зеркальные разновидности. Назначение светильника также весьма разнообразно. Его можно использовать для общего или местного освещения, а также для особых нужд (например, кварцево-галогенные виды).

Колба может быть заполнена вакуумом, а также инертными газами, например, аргоном, ксеноном. Существуют также галогеновые лампы накаливания.

Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика лампы накаливания нелинейна. Это связано с тем, что сопротивление нити накала зависит от температуры и силы тока.Нелинейность в этом случае носит восходящий характер. Чем выше ток, тем сильнее сопротивление вольфрамового проводника.

Кривая имеет восходящий вид, так как динамическое значение сопротивления положительное. В любой из его точек, чем выше коэффициент усиления по току, тем больше падение напряжения. Это способствует автоматическому формированию устойчивого режима. При постоянном значении напряжения ток не может быть изменен по внутренним причинам.

Вольт-амперные характеристики показывают, что благодаря всем вышеперечисленным закономерностям лампа накаливания может быть переключена непосредственно на сетевое напряжение.

Постоянный источник питания

Лампы накаливания, характеристики которых позволяют использовать их в быту, чаще всего питаются от постоянного источника электроэнергии. Он также считается ресурсом неограниченной силы. Поэтому часто сетевое напряжение считают номинальным напряжением лампы накаливания.

Но стоит отметить, что довольно часто напряжение в сети и ее номинал немного отличаются. Поэтому для улучшения характеристик осветителей был разработан ГОСТ 2239-79.Он входит в 5 интервалов питания. Он должен соответствовать бытовым лампам накаливания.

Ограниченные источники питания

Лампы накаливания, характеристики которых рассчитаны на использование в специальных устройствах, могут питаться от ограниченных источников (аккумулятор, батарея, генератор и т. п.).

Их среднее фактическое напряжение не соответствует номинальному значению. Поэтому для ламп накаливания, питающихся от источников ограниченного тока, применяют такой показатель, как расчетное напряжение. Он равен среднему значению, при котором допускается работа лампы накаливания.

Маркировка

Для понимания, какой тип лампы присутствует в продаже, была разработана специальная маркировка данной продукции. Чтобы правильно выбрать подходящий тип устройства, ознакомьтесь с общепринятыми условными обозначениями.

Например, аргоновая лампа накаливания мощностью 60 Вт, технические характеристики которой могут использоваться в бытовых целях, будет иметь маркировку В235-245-60. Первая буква означает физические качества или особенности дизайна продукта. Если в маркировке есть вторая буква, это назначение лампы.Это может быть железнодорожный (Ж), самолетный (СМ), коммутаторный (СМ), автомобильный (А), прожекторный (РВ).

Первая цифра на этикетке указывает напряжение и мощность. Второе числовое значение — уточнение. Это позволяет правильно подобрать лампу к тому или иному осветительному прибору.

Преимущества

Лампы накаливания и светодиодные, сравнительные характеристики которых сравниваются при покупке того или иного прибора, совершенно разные. Преимуществом приборов с вольфрамовой нитью является их дешевизна.Есть ряд особенностей, которыми лампы накаливания выгодно отличаются от светодиодных, люминесцентных источников света.

Представленные устройства, использовавшиеся ранее, стабильно работают при низких температурах. Также им не страшны небольшие скачки напряжения в сети. Это позволяет им эксплуатироваться достаточно продолжительное время.

Если напряжение по какой-то причине уменьшится, лампа накаливания все равно будет работать, хотя и с меньшей интенсивностью. Также такие устройства не боятся повышенной влажности. Их легко подключить к сети, для этого не требуется никакого дополнительного оборудования.

В случае поломки лампы накаливания опасные вещества не попадут в воздух (как это происходит с энергосберегающими разновидностями осветителей). Поэтому они считаются более безопасными.

недостатки

Однако есть и существенные недостатки, характерные для ламп накаливания. Люминесцентные лампы, как и диодные разновидности осветительных приборов, сегодня используются гораздо шире по нескольким причинам.

Прежде всего, существенным недостатком приборов с вольфрамовой нитью накала является низкий уровень светоотдачи.В спектре излучения преобладают желтые, красные оттенки. Это дает неестественное освещение.

По сравнению с новыми лампами принцип накаливания характеризуется малым сроком службы. При отклонениях номинального напряжения сети оно снижается еще больше.

Колба лампы накаливания довольно хрупкая. По этой причине его чаще всего используют с плафоном. А это еще больше снижает интенсивность внутреннего освещения.

Также лампы накаливания потребляют значительно больше электроэнергии.По сравнению с люминесцентными, светодиодными разновидностями это отклонение действительно впечатляет. Поэтому для экономии энергоресурсов следует выбирать новые типы устройств. Это способствует постепенному прекращению производства ламп накаливания.

р>

Вольт-амперная характеристика электронных устройств

Начать повествование стоило бы с Эдисона. Этот любопытный муж науки экспериментировал со своей лампой накаливания, пытаясь достичь новых высот в электрическом освещении, и случайно изобрел диодную лампу.В вакууме электроны покидали катод и уносились ко второму электроду, разделенному промежутком. О выпрямлении тока в то время знали мало, но запатентованное изобретение со временем нашло свое применение. Вот тогда-то и понадобилась вольт-амперная характеристика. Но обо всем по порядку.

Вольт-амперная характеристика любого электронного устройства – вакуумного, а также полупроводникового – помогает понять, как ведет себя устройство при включении в электрическую цепь.По сути, это зависимость выходного тока от приложенного к устройству напряжения. Предшественник изобретенного Эдисоном диода предназначен для отсекания отрицательных значений напряжения, хотя, строго говоря, все будет зависеть от направления включения прибора в цепь, но об этом как-нибудь в другой раз, чтобы не утомлять читатель с ненужными подробностями.

Таким образом, вольт-амперная характеристика идеального диода представляет собой положительную ветвь известной большинству из школьных уроков математической параболы.Ток через такое устройство может течь только в одном направлении. Естественно, идеал отличается от реальной жизни, и на практике при отрицательных значениях напряжения все равно возникает паразитный ток, называемый обратным (утечка). Он значительно меньше полезного тока, называемого прямым, но, тем не менее, не следует забывать о неидеальности реальных приборов.

Вакуумный триод отличается от своего младшего собрата с двумя электродами наличием управляющей сетки, разделяющей среднюю часть вакуумной колбы.Источником элементарных частиц, поступающих на анод, служил катод со специальным покрытием, облегчающим отделение электронов от его поверхности. Поток контролировался напряжением, подаваемым на сетку. Вольт-амперная характеристика вакуумной триодной лампы очень похожа на диодную, но с еще одним уточнением. В зависимости от напряжения на базе коэффициент параболы претерпевает изменение, и получается семейство линий одинаковой формы.

В отличие от диода, триоды работают при положительном напряжении между катодом и анодом.Требуемая функциональность достигается за счет управления напряжением сети. И, наконец, необходимо сделать последнее уточнение. Поскольку катод имеет конечную способность эмитировать электроны, то на каждой характеристике имеется область насыщения, где дальнейшее увеличение напряжения уже не приводит к увеличению выходного тока.

Несмотря на разный характер и принципы работы, вольт-амперная характеристика транзистора не слишком отличается от транзисторной, только крутизна параболы сравнительно большая.Именно поэтому схемы ламп по зрелому мышлению часто переносят на полупроводниковую основу. Порядок физических величин другой, транзисторы используют несравненно меньшие напряжения питания. Кроме того, полупроводниковые приборы могут управляться как положительным, так и отрицательным напряжением, что дает большую степень свободы проектировщикам при проектировании схем.

Для полного удовлетворения запросов на передачу готовых решений были изобретены устройства с фотоэффектом. Правда, если в лампах использовался его внешний вариант, то усовершенствованная элементная база по понятным причинам функционирует на основе внутреннего фотоэффекта.Вольт-амперная характеристика фотоэффекта отличается тем, что величина выходного тока смещается в зависимости от освещенности. Интенсивность светового потока тем выше, чем больше выходной ток. Так работают фототранзисторы, а фотодиоды используют ветвь обратного тока. Это помогает создавать устройства, улавливающие фотоны и управляемые внешними источниками света.

Нужен трюк с Законом Ома? Возьмите температуру лампочки

И далее отказ от ответственности.Поверьте мне, этот отказ от ответственности всегда идет следующим, но, возможно, вы его пропустили. Вот оно: Это выражение работает только для определенных элементов, которые мы называем «омическими». Другие материалы, которые не следуют этому правилу, называются «неомическими».

Хорошо, возможно, это заявление не совсем верно. Возможно, было бы лучше сказать, что некоторые материалы имеют в основном постоянное сопротивление, а другие материалы имеют непостоянное сопротивление. Для неомического материала расчетное сопротивление при слабом токе отличается от сопротивления при сильном токе.

Как насчет примера неомического элемента? Нить накала в лампе накаливания не имеет постоянного сопротивления. Если вы возьмете лампочку и увеличите напряжение на ней, ток тоже увеличится. Увеличение тока означает, что лампочка становится горячей — достаточно горячей, чтобы светиться. Однако с повышением температуры сопротивление также увеличивается.

А теперь самое интересное. Давайте измерим ток и напряжение, чтобы определить температуру лампочки. Да, это будет весело. Вот как это будет работать.Я собираюсь взять один из этих трубчатых светильников старого образца (лампы накаливания) и подключить его к переменному источнику питания постоянного тока (вместо того, чтобы подключать его к стене). Да, лампы накаливания будут нормально работать от постоянного тока, а не от переменного тока. Я буду измерять напряжение и ток, а затем медленно увеличивать напряжение. В конце концов, нить накала начнет светиться — вот так:

Rhett Allain

Вот график напряжения и тока от 0 вольт до чуть менее 30 вольт (настолько, насколько мой блок питания работал). Обратите внимание, что это НЕ линейная функция:

Контент

Этот контент также можно просматривать на сайте, откуда он взят.

Подгонив линейную функцию только к малым текущим значениям данных, я получаю «холодное» сопротивление 161,5 Ом. Когда лампочка светится, сопротивление (наклон кривой) составляет около 490 Ом. Для материалов (таких как эта нить из вольфрама) согласно этой модели сопротивление пропорционально температуре.

Rhett Allain

Базовые знания о диммировании светодиодов

Какая вольт-амперная характеристика светодиода

Какую технологию следует использовать для диммирования светодиодных источников света? Как нам это освоить? Чтобы ответить на вышеперечисленные вопросы, мы должны сначала понять вольт-амперные характеристики светодиодов.

Так называемая вольт-амперная характеристика светодиода – это характеристика тока, протекающего через P-N переход светодиода с напряжением. Осциллограф может показать это изменение очень ярко.

Полная вольт-амперная характеристика включает прямую и обратную характеристики. Как правило, обратная характеристическая кривая изменяется круто. Когда напряжение превышает определенный порог, ток будет расти экспоненциально, тем самым разрушая PN-переход светодиода.

Прямое напряжение светодиода также определяется его прямым током.Судя по вольт-амперной характеристике светодиода, изменение прямого тока вызовет соответствующее изменение прямого напряжения. Чтобы быть точным, уменьшение прямого тока также вызовет уменьшение прямого напряжения.

Следовательно, при снижении тока напряжение светодиода также будет уменьшаться, что изменит соотношение между напряжением источника питания и напряжением нагрузки.

Таким образом, из вольт-амперных характеристик светодиода мы знаем, что диммирование светодиодного источника света не может быть достигнуто простым снижением входного напряжения или входного тока светодиода. Кроме того, форма волны синусоиды светодиода отличается от формы волны лампы накаливания, поэтому невозможно просто изменить ее угол проводимости для достижения цели изменения ее эффективного значения (эффективного диммирования).

Примеры вольт-амперных характеристик

Для того, чтобы всем было проще понять вышеуказанные характеристики, примеры следующие:

Например, в светодиодной лампе на входе 24В последовательно соединены 8 мощных светодиодов мощностью 1Вт.Когда прямой ток составляет 350 мА, прямое напряжение каждого светодиода составляет 3,3 В, поэтому 8 штук последовательно составляют 26,4 В, поэтому напряжение нагрузки выше, чем входное напряжение. Поэтому в начале проектирования инженеры должны использовать источник постоянного тока >24 В.

Однако для диммирования ток снижается до 100 мА. В это время прямое напряжение составляет всего 2,8 В, а серия 8 подключена к 22,4 В, и напряжение нагрузки становится ниже входного напряжения. Таким образом, источник постоянного тока > 24 В вообще не будет работать, и, наконец, светодиод будет мерцать.

В настоящее время вы можете выбрать источник постоянного тока с пониженным напряжением (широкое напряжение). Например, для диммирования используется источник постоянного тока 10–30 В, но если этот понижающий источник постоянного тока (с широким диапазоном напряжения) настроить на низкое прямое напряжение, ток нагрузки светодиода также станет очень низким.

Следовательно, коэффициент понижения очень велик, что превышает нормальный рабочий диапазон этого понижающего (широкого напряжения) источника постоянного тока, а также делает его неработоспособным и вызывает мерцание.

Характеристики постоянного тока

Кроме того, понижающий (широковольтный) источник постоянного тока может длительное время работать на малой яркости, что снизит его КПД и увеличит нагрев и выйдет из строя. Потому что эффективность источника постоянного тока с понижающим (широким напряжением) связана с коэффициентом понижения. Чем больше коэффициент понижения, тем ниже эффективность и тем больше потери мощности на микросхеме, что повредит срок службы источника постоянного тока и светодиодного источника света.

Поскольку многие люди не понимают проблемы, они всегда пытаются найти проблему в цепи диммирования, что бесполезно.

Диммирование SCR

Обычные лампы накаливания и галогенные лампы обычно используют тиристоры для диммирования. Поскольку лампы накаливания и галогенные лампы являются чисто резистивными устройствами, они не требуют, чтобы входное напряжение было синусоидальным. Поскольку его форма волны тока всегда такая же, как форма волны напряжения, независимо от того, насколько форма волны напряжения отклоняется от синусоидальной волны, до тех пор, пока действующее значение входного напряжения изменяется, свет может быть затемнен.

Однако регулировка светодиодного источника света с помощью диммирования тиристора вызовет непредвиденные проблемы. То есть LC-фильтр на входе будет вызывать колебания тиристора. Это колебание безразлично для лампы накаливания, потому что тепловая инерция лампы накаливания делает это колебание невидимым для человеческого глаза. Тем не менее, звуковой шум и мерцание будут генерироваться из-за мощности возбуждения светодиода.

Кроме того, диммирование тиристора разрушит форму синусоиды, тем самым снизив значение ее коэффициента мощности (обычно менее 0.5). Поэтому диммирование тиристора сильно снижает КПД системы светодиода. Кроме того, форма волны диммирования тиристора увеличивает коэффициент гармоник, а несинусоидальная форма волны вызывает серьезные помехи (EMI) на линии, загрязняя энергосистему. В тяжелых случаях это может даже парализовать энергосистему.

Метод диммирования PWM (широтно-импульсная модуляция)

Читая здесь, вы можете спросить: «Методы диммирования с более низким напряжением или током и тиристорами не подходят для диммирования светодиодных источников света, так какой же метод является наиболее подходящим?»

Это аналоговый (1-10В) метод диммирования? Нет.Аналоговое затемнение сталкивается с серьезной проблемой, которая заключается в точности выходного тока.

Почти каждый драйвер светодиодов нуждается в некотором последовательном сопротивлении, чтобы различать ток, а допуск, смещение и задержка в аналоговом (1-10 В) приводе диммирования приводят к относительно фиксированной ошибке. Это, в свою очередь, снизит точность выходного тока, а окончательный выходной ток нельзя указать, контролировать или гарантировать.

Таким образом, чтобы обеспечить эффект затемнения светодиодного источника света, одним из важных моментов является уменьшение погрешности выходного тока и повышение точности тока в системе с замкнутым контуром.

Принцип работы метода диммирования с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

Метод затемнения PWM (широтно-импульсная модуляция) может очень хорошо решить вышеуказанные проблемы. Поскольку светодиод представляет собой диод, он может обеспечивать быстрое переключение, а его допустимая скорость переключения может достигать микросекунд и более, что не имеет себе равных среди светоизлучающих устройств.

Таким образом, пока источник питания меняется на импульсный источник постоянного тока, яркость можно изменить, изменив ширину импульса.Этот метод называется диммированием с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

Этот метод диммирования подобен шлюзу, который открывается и закрывается за микросекунды или даже больше. Поскольку частота переключения шлюзового затвора настолько высока, что мы не можем распознать его состояние переключения невооруженным глазом, в результате мы можем распознать частоту переключения его частоты переключения только по количеству воды ниже по течению.

Кроме того, поскольку шлюз изменяет рабочий цикл выходного потока воды (эффективный расход воды), он не изменяет мгновенное давление воды и мгновенный расход потока воды, поэтому действие открытия и закрытия шлюза для более микросекунд не повлияет на работу ГЭС.Поскольку мгновенное давление воды и мгновенный расход остаются неизменными, изменяется количество воды ниже по течению и общее количество вырабатываемой электроэнергии.

Таким образом, метод диммирования PWM (широтно-импульсная модуляция) не изменяет мгновенное напряжение и мгновенный ток входного PN-перехода светодиода, но изменяет скважность выходного тока, тем самым изменяя его яркость.

Преимущества метода диммирования с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

Метод диммирования светодиодов с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет следующие преимущества:

  1. Сдвига хроматограммы светодиода не будет, поскольку светодиод всегда работает между током полной амплитуды и 0.
  2. Он имеет очень высокую точность диммирования, потому что форму импульса можно контролировать с высокой точностью, поэтому легко достичь точности в одну десятитысячную.
  3. Даже если приглушить свет в широком диапазоне, мерцания не будет. Поскольку рабочие условия (коэффициент повышения или коэффициент понижения) источника постоянного тока не изменяются, вероятность возникновения таких проблем, как перегрев, снижается.
  4. Его можно комбинировать с цифровой технологией управления (DALI/DSI/DMX 512) для управления, поскольку цифровой управляющий сигнал может быть легко преобразован в ШИМ-сигнал.

Недостатки метода диммирования с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией)

Хотя метод диммирования светодиодов с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет много преимуществ, необходимо обратить внимание на следующие две проблемы:

  1. Выбор частоты импульсов. Поскольку светодиод находится в состоянии быстрого переключения, если рабочая частота очень низкая, человеческий глаз будет ощущать мерцание. Чтобы в полной мере использовать остаточное зрительное явление человеческого глаза, его рабочая частота должна быть выше 100 Гц, предпочтительно 200 Гц.
  2. Устранить завывание, вызванное затемнением. Хотя человеческий глаз не может обнаружить частоту выше 200 Гц, он находится в пределах диапазона человеческого слуха до 20 кГц. В это время можно услышать малейший голос. Есть два способа решить эту проблему. Одним из них является увеличение частоты переключения выше 20 кГц, вне диапазона человеческого слуха. Еще один метод — выяснить звукоизвлекающее устройство и разобраться с ним.

В настоящее время некоторые производители диммируемых источников питания для светодиодов, драйверов и цифровых систем управления очень хорошо решили вышеуказанные проблемы.

Например, все блоки питания и драйверы Tridonic с регулируемой яркостью светодиодов используют технологию регулировки яркости PWM (широтно-импульсная модуляция). Его управляющие сигналы используют технологию DALI (цифровой адресный интерфейс освещения) в сочетании с цифровой системой управления освещением, что позволяет реализовать полностью цифровую линейку продуктов для управления светодиодами.

Кроме того, новейшие светодиодные световые двигатели TRIDONIC основаны на технологии PL-LED. PL-LED относится к инновационной технологии светодиодного люминофора TRIDONIC, которая позволяет реализовать изменение цвета и цветовой температуры в одном и том же светодиодном источнике света.В то же время фиксированная цветовая температура (например: 2700K-6200K) или цвет (например, RGB) могут быть выбраны с помощью программного обеспечения и управления затемнением, что является наивысшим состоянием технологии цифрового затемнения светодиодных приложений.

Технология диммирования DALI

Преимущества технологии диммирования DALI

Хорошей технологии диммирования светодиодных источников света требуется хорошая технология управляющих сигналов светодиодов, чтобы она соответствовала и взаимодействовала, чтобы стать эффективной, стабильной и надежной системой.Как упоминалось ранее, метод диммирования светодиодов с ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) имеет выдающееся преимущество, то есть цифровой управляющий сигнал может быть легко преобразован в сигнал ШИМ.

В цифровом сигнале управления освещением DALI (Digital Addressable Lighting Interface) имеет непревзойденное превосходство над другими цифровыми сигналами управления освещением. Это также основное применение цифровых сигналов управления в индустрии освещения, что является открытым международным стандартом.

 

Таким образом, сочетание режима затемнения PWM (широтно-импульсная модуляция) и DALI (цифровой адресный интерфейс освещения) можно описать как «хорошая лошадь с хорошим седлом», и каждый из них имеет свои преимущества. Технология затемнения PWM (широтно-импульсная модуляция) решает окончательную проблему затемнения светодиодных источников света, а технология DALI (цифровой адресный интерфейс освещения) решает вопросы управления, обратной связи и объединения в сеть каждой светодиодной лампы.

Характеристики технологии диммирования DALI

Самая большая особенность технологии DALI (Digital Addressable Lighting Interface) заключается в том, что одна лампа имеет независимый адрес. С помощью системного программного обеспечения DALI можно точно диммировать и переключать отдельную лампу или любую группу ламп, независимо от того, находятся ли лампы в одной и той же цепи или в разных цепях с сильным током.

То есть управление освещением не имеет отношения к сильноточной цепи. Программное обеспечение системы DALI может независимо обращаться к одной или нескольким лампам в одной и той же цепи сильного тока или в разных цепях, чтобы реализовать индивидуальное управление и произвольное группирование.

Эта концепция обеспечивает большую гибкость в управлении освещением. Пользователи могут свободно проектировать схемы освещения, соответствующие их потребностям, и могут произвольно изменять требования к управлению даже во время работы после установки без каких-либо изменений в схеме.

Преимущества применения комбинации ШИМ и DALI

1. Конструкция проста и удобна в реализации:

В проекте, пока они соединены друг с другом через интерфейс цифрового сигнала, они подключены параллельно к двухжильной линии управления. Все группы и сцены могут быть запрограммированы компьютерным программным обеспечением во время установки и отладки. Это не только экономит затраты на проводку, но и требует только изменения настроек программного обеспечения без повторной проводки для изменения конструкции, повторной компоновки и разделения, что очень просто и легко.

2. Простой и экономичный монтаж:

Линия управления DALI не предъявляет особых требований к проводу, и при установке не требуется соблюдение полярности. Необходимо изолировать только основную линию питания и линию управления. Линия управления не нуждается в экранировании. Следует отметить, что при токе на линии управления 250мА и длине линии 300 метров падение напряжения не превышает 2В. Линия управления и линия электропередач могут быть параллельны, нет необходимости закапывать линию отдельно.Компактная конструкция компонентов управления не требует специального шкафа управления, поэтому установка проста и экономична.

3. Простое и удобное управление:

ШИМ-драйвер светодиодов с интерфейсом управления DAL I может автоматически управлять подогревом нити накала, зажиганием, диммированием, переключением, обнаружением неисправностей и другими функциями. Пользовательский интерфейс очень удобен, и пользователь может работать и управлять, не имея глубокого понимания этого. Например, если отправлена ​​команда на изменение текущей сцены, каждый соответствующий драйвер светодиодов рассчитывает скорость затемнения в соответствии с разницей между текущей яркостью и требуемой яркостью сцены, чтобы добиться синхронизации всех светодиодных источников света с требуемой сценой. яркость.

4. Управление точное и надежное:

DALI — это цифровой сигнал, который отличается от аналогового сигнала. Сигнал 1010 может осуществлять управление без помех и не будет искажать управляющий сигнал из-за падения напряжения на большом расстоянии. Поэтому, даже если линия управления цифровым сигналом DALI и мощный провод находятся в одной и той же линейной трубке, это не будет нарушено. Сигнал DALI представляет собой двустороннюю передачу, которая не только передает команды управления вперед, но также возвращает в систему информацию о состоянии драйвера светодиодов, информацию о неисправности, переключателе и фактическом значении яркости.

5. Широкий спектр применения:

В настоящее время интерфейс DALI используется не только для регулировки балласта люминесцентных ламп, различные электронные трансформаторы для вольфрамово-галогенных ламп, электронные балласты для газоразрядных ламп и светодиоды также используют DALI интерфейс.

В состав аппаратуры управления также входят: радиоприемник, входной интерфейс релейного выключателя. Различные ключевые панели управления, в том числе панели со светодиодными дисплеями, уже имеют интерфейсы DALI, что сделает применение DALI все более и более распространенным.Контроллер расширяется от самого маленького офиса до многокомнатного офисного здания, от одного магазина до звездного отеля.

От ламп накаливания к светодиодам, электронные технологии для продвижения индустрии освещения на новый этап- Исин электронный город Иян в провинции Хунань

От ламп накаливания к светодиодам, электронные технологии для продвижения индустрии освещения на новый этап

В отличие от современной электронной промышленности, освещение является очень старой и традиционной отраслью.Около 10000 пять лет назад французские пещеры Ласко в использовании метода освещения сжигания животного жира положили начало сознательному свету человека. В 1879 году американский изобретатель Томас Эдисон изобрел лампы накаливания, вакуум, формальное человеческое общество в эпоху электрического освещения.


Сегодня световое решение очень разнообразно. Развитие осветительной промышленности Китая в соответствии со схемой освещения времени обычно можно разделить на четыре этапа: первый этап для первого вакуума или инертного газа для защиты металлического теплового излучения светового освещения, представленный лампа накаливания; вторая ступень для газоразрядного освещения низкого давления, такого как люминесцентные лампы, неоновые лампы и т. д.; Третий этап для высокопрочного газоразрядного освещения, такого как ртутная лампа высокого давления, натриевая лампа высокого давления, металлогалогенная лампа и т. Д. Четвертый этап для полупроводникового твердотельного освещения, такого как светодиоды и OLED.


Лампа накаливания после, наконец, из-за увеличения эффективности фотосинтеза не может быть включена в планы поэтапного отказа во всех странах. План разрядки газа низкого давления и разряда газа высокой интенсивности из-за повышения эффективности фотосинтеза или имеет хорошую цветопередачу, единица люменов низкая Преимущество в цене стало основным в освещении в последние годы. А появление светодиодов и твердых световых решений oled поднимет уровень освещения человечества на новую ступень. Процесс постоянного развития световых решений заключается в том, что люди постоянно улучшают светоотдачу, улучшают цветопередачу, увеличивают срок службы процесса, т.к. а также инновации и бросают вызов пределам человеческих существ.


В конце 1980-х годов наша страна стала основной на этапе спроса на лампы накаливания. С развитием промышленности электронных компонентов, с начала 1990-х годов, моделирование внешнего вида ламп и фонарей и диверсификация цвета источника света, а также энерго- сохранение улучшения сознания, имеет более высокую эффективность фотосинтеза и светлую окраску газового разряда низкого давления (т.г., люминесцентные лампы и энергосберегающие лампы), такие как широко используемые в семьях и общественных местах, и газоразрядные лампы высокой интенсивности (ртутные лампы высокого давления, натриевые лампы высокого давления и т. д.) в результате высокой эффективности фотосинтеза, больших Мощность в наружном освещении (лампы, площади) приобрела популярность. В начале 21 века, с развитием полупроводниковых технологий, повышением уровня защиты окружающей среды, новым источником света, энергосбережением, долгим сроком службы, отсутствием загрязнения светодиодного освещения. стало тенденцией.


Электронные технологии продвигают несколько поколений световых решений


Лампа накаливания первого поколения ИСПОЛЬЗУЕТ источник питания промышленной частоты, не нуждается в цепи возбуждения, поэтому меньше зависит от электронных компонентов. Газоразрядная лампа низкого давления, высокопрочная газоразрядная лампа в качестве цепи управления и светодиодные решения обеспечивают управление питанием, поэтому микросхема драйвера и электронные компоненты очень зависимы.И различные режимы движения также серьезно влияют на эффект использования различных видов светового решения.


Для типичной газоразрядной лампы низкого давления, такой как люминесцентная лампа, в традиционном режиме привода используется индуктивный выпрямитель, очевидная проблема стробоскопического и низкого коэффициента мощности; при использовании режима привода электронного балласта не только полностью устраняется стробоскопический, но значительно улучшите коэффициент мощности, продлите срок службы ламп и улучшите свет лампы, в то же время можно также удобно регулировать поток, более чем на 50% снизить потребление энергии самого балласта.


Во время этого процесса важную роль играют ядро ​​и грациозная мудрость, которую предоставляют многие производители ИС, такие как IRS2530D, ИС драйвера UBA2014. ИС драйвера для продвижения прогресса традиционной люминесцентной лампы. жизни, таких как схема драйвера люминесцентной лампы Philips T5, удалось достичь 103 лм/Вт, срок службы 15000 часов, в сочетании с хорошей цветопередачей люминесцентной лампы и низкой стоимостью, эти достижения значительно повышают конкурентоспособность люминесцентной лампы, продлевают срок службы люминесцентной лампы.Конечно, разделительное устройство также играет важную роль, например, задержка запуска PTC эффективно увеличивает срок службы люминесцентной лампы, а полимерный PTC обычно используется в электронной схеме выпрямителя, чтобы предотвратить перегорание трубки для активации выпрямителя.


Газоразрядные лампы высокой интенсивности, такие как натриевые лампы высокого давления и металлогалогенные лампы и фонари с высоким напряжением зажигания (4 ~ 5 кВ) и характеристиками отрицательного сопротивления, поэтому для правильной работы требуются соответствующие решения по управлению питанием, традиционный индуктивный выпрямитель не может удовлетворить требование использования. Например, международная компания по производству выпрямителей и полупроводниковая компания philips предлагают хороший IRS2453D, UAB2032 IC – лучший модуль драйвера.


Светодиод – это новый вид компонентов с нелинейной вольт-амперной характеристикой, более высокие требования к цепи управления. Обычно в процессе проектирования схемы необходимо учитывать тепловой баланс с постоянным током на выходе, схему привода коэффициента мощности, эффективность, расход требования к защите от скачков напряжения и электростатического перенапряжения.Из-за того, что колебания напряжения светодиода вызывают быстрое изменение тока, а световой поток пропорционален приближению тока, нестабильность тока напрямую влияет на стабильность силы света, поэтому светодиоду обычно требуется привод постоянного тока.


Температура светодиодной секции тесно связана со световой отдачей и температурой из-за низкой эффективности преобразования энергии (около 20%), поэтому возникают проблемы с более высокой температурой. При высокой температуре или температуре окружающей среды на высокой стороне ток привода или схемы защиты через светодиод лучше иметь компенсационные меры для уменьшения, чтобы уменьшить мощность нагрева, обеспечить срок службы светодиода. Тот же скачок напряжения или электростатический разряд могут повредить СИД, изменение интенсивности света СИД или лом сразу.


Производители микросхем, лучший метод, Anson, Grace Wisiness PU, National Semiconductor, Texas Instruments и ST microelectronics, чтобы запустить собственную микросхему драйвера светодиодов, например, схему схемы светодиодного драйвера с большим выбором.Вмешательство этих компаний, чтобы полностью раскрыть потенциал светодиодов, и твердотельное освещение быстро выходят на рынок.


Развитие поддержки отрасли электроники освещения будущего


Полностью на высокотемпературном излучении блеск первого поколения источника света снижается и не может изменить судьбу устранения. Газоразрядное освещение низкого давления разработано в направлении малого диаметра / высокого управляющего напряжения, что может сэкономить материалы, снизить стоимость, но также может улучшить светоотдачу. Благодаря люминесцентным материалам и постоянному совершенствованию драйвера IC эффективность фотосинтеза этого типа продолжает улучшаться, например, интегрированная эффективность фотосинтеза T5 может достигать более 100 лм / Вт в сочетании с хорошей цветопередачей, характеристиками низкой стоимости, 3 ~ 5 лет в области внутреннего освещения все еще имеют сильную жизненную силу.


Источник света газоразрядного освещения высокой интенсивности также постоянно, например, натриевая лампа высокого давления и металлогалогенная лампа, начали заменять галогенные лампы.Этот вид света имеет большую мощность, высокую цветовую температуру (в тумане имеет сильную проникающую способность), характеристики высокой светоотдачи (более 120 лм/Вт), срок службы может достигать более 10000 часов после драйвера IC, поэтому освещение/автомобильные фары на площади и в других областях имеют конкурентное преимущество.


Теория твердого источника света, преимущества энергосбережения/длительного срока службы/отсутствия загрязнения окружающей среды, устойчивость к ударам, но белый светодиод, светоотдача не заметна (обычно составляет 80 ~ 80 лм / Вт), коэффициент использования энергии также не высок. , коэффициент преобразования составляет около 20%), схема драйвера сложная / потребляемая мощность на высокой стороне, удельная стоимость люмена выше дефицита, поэтому широко продвигается, чтобы занять время.Но мы видели, что в процессе разработки всех осветительных источников света, светодиоды фотосинтетической эффективности и скорости жизни являются самыми быстрыми, ожидается, что в ближайшие несколько лет коммерческие белые светодиоды могут достичь 150 лм/Вт или выше световой эффективности, стала самой высокой эффективностью фотосинтеза, одним из самых длинных источников света в жизни.


Чтобы в полной мере раскрыть потенциал светодиодных ламп и фонарей, а также схемы привода, необходимы две необходимые опоры, и конструкция ИС станет ядром схемы управления.Светодиод как новый тип источника света, энергосбережение, долгий срок службы, отсутствие загрязнения станут будущей тенденцией развития светотехнической промышленности, развитие промышленности полупроводников / электронных компонентов напрямую приведет к светодиодному чипу и источнику питания и линии привода. устройства защиты и другие продукты с развитием технологии.


Практическая схема защиты цепи от перегрева


В газоразрядном освещении низкого давления компоненты термистора PTC используются в люминесцентном электронном выпрямителе, чтобы гарантировать, что выпрямитель не повредил трубки для активации.В цепи газоразрядного освещения высокого давления PTC часто используется в модуле питания, чтобы предотвратить повреждение от перегрузки или перегрева при работе модуля питания. Для сплошного светодиода температура является ключевым фактором, влияющим на срок службы светодиода.


Когда светодиод, управляемый в режиме постоянного напряжения, легко генерировать, электрический ток слишком велик или температура окружающей среды слишком высока, температура выше, чем расчетная температура секции светодиода, в конструкции этой серии термистор PPTC может иметь эффект ограничения ток.Когда ток слишком большой или слишком горячий в светодиоде, сопротивление PPTC может ограничить увеличение тока и снижение температуры секции светодиода, увеличить срок службы светодиода, это очень практичное и дешевое решение.


Walcott является поставщиком компонентов защиты цепи и решений для защиты цепи, продукты могут быть разделены на устройства защиты потока и защиты от перенапряжения в обоих направлениях. Курт в основном обеспечивает защиту от перегрузки по току / перегреву, термистор PTC и электростатический уловитель PESD, еще один электростатический подавитель PESD со светодиодами параллельно , для защиты светодиода от повреждения импульсным током.В будущем компания Walcott разработает больше серий чувствительных к температуре компонентов, может помочь люминесцентной лампе и цепи светодиодного освещения, например, более точно в соответствии с рабочей температурой отрегулировать выходную мощность или обеспечить функцию защиты цепи, чтобы продлить срок службы света. источник, чтобы избежать повреждения заранее.

Вольт-амперная характеристика полупроводника

Опыт № 1

Получение ВАХ лампы обогрева

Цель эксперимента: Получение ВАХ нагрев лампы и исследование на соответствие закону ома.

Инструменты и аксессуары: два мультиметра (первый предназначен для измерения тока 200 мА, а второй подключается к вольтметру 20 В), источник питания 12 В, лампа обогрева, ключ.

ход эксперимента:

1. Соберите схему, показанную на рисунке.

2. После сборки схемы вы обязаны показать схему преподаватель или лаборант.

3. Откройте программу Excel на своем компьютере и выберите ячейки для ввода результаты измерений.

4. Выберите значение напряжения в диапазоне от 0 до 12 В, при этом следует не менее 6 значений в порядке возрастания. Варьируя напряжения источника тока по выбранным значениям определяют соответствующий ампераж. Внесите все значения в программу excel.

5. По полученным в эксперименте данным построить график зависимость I (U).

6. Сделайте выводы и обсудите в группах. Сравните свои выводы с результаты других групп.

 

Опыт № 2

Получение вольт-амперные характеристики полупроводникового диода

Цель эксперимента: Получение ВАХ полупроводниковый диод и исследование на соответствие закону ома.

Инструменты и аксессуары: два мультиметра (первый предназначен для измерения тока 200 мА, а второй выставлен на вольтметр 20 В), источник питания 12 в, диод, ключ.

ход эксперимента:

1. Соберите схему, показанную на рисунке.

2. После сборки схемы вы обязаны показать схему преподаватель или лаборант.

3. Откройте программу Excel на своем компьютере и выберите ячейки для ввода результаты измерений.

4. Выберите значение напряжения в диапазоне от 0 до 0,8 В; это должно быть в минимум 6 значений в порядке возрастания. Варьируя напряжение на текущий источник в соответствии с выбранными значениями, определить соответствующий сила токаВнесите все значения в программу excel.

5. По полученным в эксперименте данным построить график зависимость I (U).

6. Сделайте выводы и обсудите в группах. Сравните свои выводы с результаты других групп.

Основы тока


Ток подразделяется на два типа:

Постоянный ток (DC): постоянный ток однонаправленный поток электрического заряда, что означает, что его направление остается постоянный.

Примерами источников питания постоянного тока являются аккумуляторы и солнечные элементы, и т.п.

Постоянный ток или постоянный ток подходит для использования с устройствами постоянного тока не менять полярность.


Переменный ток (AC): AC — это электрический ток, который направление циклически меняется.Обычная форма волны переменного тока питание синусоидальное с частотой 50 или 60 Гц.

Примерами источников питания переменного тока являются электросети. к жилым домам и предприятиям, аудио- и радиосигналы, и т.д.


Потребляемая электрическая мощность
Электрическая мощность, потребляемая электроприборами постоянного тока, может быть определяется напряжением, на котором они работают, и током, на который они потребляется.

Потребляемая мощность постоянного тока = Напряжение (В) X Ток нагрузки (Ампер) = Вт

Электрическая мощность, потребляемая электроприборами переменного тока, превышает сложнее, чем электрические приборы постоянного тока, потому что направление тока периодически изменяется, то значение напряжения и ток следует измерять в терминах RMS (среднеквадратичный) исключить изменение направления тока.

Электроприборы переменного тока или нагрузки переменного тока классифицируются на два типа следующим образом;

Линейная нагрузка — электрическая нагрузка, потребляющая энергию переменного тока. как реальная мощность, так и кажущаяся мощность с коэффициентом мощности 1. Примером линейной нагрузки является лампа накаливания.
Нелинейная нагрузка генерирует гармоники токи в дополнение к исходному переменному току и его коэффициент мощности меньше 1.Примеры нелинейной нагрузки люминесцентные лампы, электронный балласт люминесцентных лампа, ПК и телевизор и т. д.

Каждый тип нагрузки переменного тока имеет разные характеристики потребляемого тока а на рисунках ниже показана токовая характеристика линейного нагрузка и нелинейная нагрузка с одинаковым входным напряжением при одинаковой мощности рейтинг нагрузки.

Токовая характеристика лампы накаливания
,
с коэффициентом мощности = 1

Токовая характеристика
комплекта ПК,
у которого коэффициент мощности = 0. 52

 

Что такое Вт и ВА?
Ватт единица измерения мощности. Он измеряет уровень энергии использования или производства и его символом является W .
ВА или вольт-ампер – единица потребляемой электроэнергии. при нелинейной нагрузке. Он измеряет кажущуюся мощность.

Пример
Компьютер потребляет энергию как нелинейную нагрузку, затем ВА должна быть единицей измерения, указывающей потребляемую мощность на ПК.
ИБП используется для подачи питания на ПК после пропало питание, тогда мощность ИБП должна быть указана в ВА также.

Измерение мощности переменного тока (Ватт)
Для измерения фактической мощности переменного тока электроприборов, измерение требуется оборудование под названием «Измеритель мощности». Этот оборудование будет измерять напряжение и ток одновременно и сделайте расчет, чтобы получить мощность в «Ваттах».
На следующих рисунках показаны размеры ПК с 17-дюймовым контролировать энергопотребление с помощью измерителя мощности.

Расчет полной мощности переменного тока (ВА)
Мы можем измерить мощность того же набора ПК с 17-дюймовым экраном. контролировать, измеряя напряжение (RMS) и ток (RMS) после расчет мощности путем умножения рабочего напряжения на потребляемое ток.

Полная мощность переменного тока

= Напряжение (СКЗ) X Ток нагрузки (СКЗ) = ВА
= 229,3 X 1,10 = 252,23 ВА
Связь мощности переменного тока и Полная мощность переменного тока

Мощность переменного тока
(Ватт)

= Полная мощность переменного тока X Коэффициент мощности
= (ВА) X Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (пф) системы электроснабжения переменного тока определяется как отношение реальной мощности к полной мощности и составляет число от 0 до 1.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.