Выключатели с подсветкой: краткое описание, принцип работы и схемы подключения. Светодиодные лампы и выключатель со светодиодной индикацией Неоновая лампочка в выключателе
Выключатель с подсветкой - удобное и красивое решение. Она нужна для того чтобы ночью не искать рукой где включается свет, беспорядочно хлопая по стене. Но с переходом на энергосберегающие, а затем и многие столкнулись с проблемой, что лампочка мигает или тускло светится с таким выключателем. Подсветка и вызывает этот эффект. В этой статье мы расскажем почему светодиодные лампочки мигают, когда свет не горит.
Виды подсветки выключателей и принцип действия
В выключателях устанавливают подсветку одного из двух возможных видов:
1. Неоновая лампочка (индикатор тлеющего разряда).
2. Светодиод.
Световая индикация на неоновой лампочке, как и на светодиодах потребляет малый ток (единицы миллиампер). Неоновый индикатор зажигается, когда выключатель переведён в положение «ОТКЛ», то есть когда его контакты разомкнуты. Когда вы нажимаете на клавишу, замыкая его контакты - лампа включается, а индикация выключается.
Логика работы элементарна. Но как работает подсветка выключателя?
Независимо от типа подсветки, чтобы она горела нужно чтобы через лампочку протекал ток. Ранее, для домашнего освещения, мы использовали лампы накаливания или галогеновые лампы, в любом случае свет излучался металлической спиралью.
Так вот ток светодиода или неонки протекал по цепи:
ФАЗА-ПОДСВЕТКА-СПИРАЛЬ ЛАМПЫ-НОЛЬ
Это наглядно проиллюстрировано на рисунке ниже.
Ознакомьтесь со схематическим изображением этой цепи.
Схема светодиодной подсветки изображена ниже.
Почему мерцают светодиодные и энергосберегающие лампы
Но спираль лампы накаливания представляет собой замкнутый участок цепи, пусть и с большим сопротивлением. Так мы плавно подошли к основному вопросу статьи - причине мигания светодиодных ламп от выключателя с индикатором.
Через светодиоды или компактную люминесцентную лампу (энергосберегайка) ток подсветки протекать не может потому, что они не запитаны напрямую от сети 220В, и не представляют собой аналог спирали. Оба типа экономных лампочек питаются от специального устройства, для люминесцентных ламп называется оно электронный пускорегулирующий аппарат, а для светодиодных - .
В общем виде оба источника питания представляют собой импульсный преобразователь. Когда вы включаете такую лампу в цепь где есть выключатель с подсветкой - её ток начинает заряжать сглаживающий конденсатор, до тех пор, пока на нём не окажется энергии в количестве достаточном для кратковременного запуска лампы.
Это и есть причина мигания светильника при отключенном выключателе. В зависимости от мощности лампы и схемотехники цепей питания - лампа может мерцать, тускло гореть или вовсе не реагировать на такие выключатели. Подсветка в свою очередь может работать, а может и не работать совсем.
Как устранить проблему
Всё очень просто, чтобы свет не мигал нужно убрать светодиод или неонку из выключателя. Для этого снимают декоративную клавишу выключателя, извлекают его из стены и убрать неонку или светодиод, она может быть либо в виде такого модуля как изображен ниже, либо просто установлена между контактами. В любом случае нужно убрать лампочку-индикатор.
В этом видео наглядно продемонстрирован этот процесс.
Если вы не хотите убирать подсветку - сформируйте альтернативный путь для протекания тока. Для этого параллельно лампе устанавливают резистор высокого сопротивления - 50-510 кОм 2 Вт. Его можно рассчитать по току индикатора, а можно подобрать опытным путем.
Но многие электрики ругают этот способ из-за того, что резистор может греться. Вы можете использовать реактивное сопротивление конденсатора в этих же целях. Ёмкость конденсатора должна быть порядка долей микрофарада (0.1-0.5мкФ), а рабочее напряжение не меньше 400В.
Заключение
Устранить мигание отключенной лампы от выключателя с подсветкой не составляет труда. Мы привели три варианта решения этой проблемы. У каждого есть свои преимущества и недостатки. Какой из них выбрать - решать вам. Также стоит отметить и то, что сейчас многие светодиодные лампы не мигают от подсветки выключателя.
В виду того что последнее время мы наблюдаем постепенное повышение тарифов на ЖКХ, народ стремиться к экономии и переходит на энергосберегающие источники освещения.
По сравнению с обычными лампами накаливания энергосберегающие и светодиодные лампы обладают огромным количеством преимуществ. И один из больших плюсов это малое потребление электроэнергии. Но встречается также один недостаток. Человек купил в магазине светодиодную лампочку пришел домой вкрутил ее вместо лампочки Ильича и наблюдает необычный эффект который до этого не видел. Выключатель отключен, а лампочка начинает мигать.
Многие грешным делом думают, что лампа неисправна или бракована, относят их обратно в магазин с требованием заменить или вернуть деньги. Однако не стоит паниковать, так как проблема кроется не в лампе. И сегодня мы рассмотрим, почему так происходит и как можно эту проблему решить.
Мигание светодиодных ламп как избавиться от проблемы
Приветствую всех посетителей на сайте «Электрик в доме» . Сегодня хочу рассмотреть вопрос почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии и как избавиться от проблемы, который как оказалось тревожит многих пользователей. Вопрос, казалось бы, простой, но почему то у многих возникают трудности с решением. Эта статья будет дополнением ранее опубликованной на эту же тему. Если помните, то в прошлой статье мы рассматривали причину мигания энергосберегающих ламп . Для решения проблемы использовали резистор. Подключался он параллельно лампе, что в свою очередь решало проблему с миганием энергосберегайки.
На моем видео канале Ютуб есть даже видео как устранить проблему. Но комментариев приходит очень много. Видно, что людям не понятно как избавиться от проблемы. Одним понравился способ решения с помощью резистора, другим нет. Многие ищут решение в демонтаже подсветки на выключателе. Некоторые советуют поставить параллельно светодиодной лампе обычную лампу накаливания. Это конечно решит проблему мигания, но не всем такой вариант подойдет.
На сегодняшний день энергосберегающие лампы вытесняются светодиодными аналогами. Но проблема остается, при отключении выключателя возникает эффект мигание светодиодных ламп как избавиться от этой проблемы рассмотрим в данной статье.
Сразу хочу сказать что эффект мигание лампы в выключенном состоянии наблюдается не зависимо от того энергосберегающая лампа или светодиодная. Поэтому данный способ решения можно применять к любым видам ламп.
Более качественные светодиодные лампы не мигают, но такие экземпляры стоят соответственно дороже. Не каждый может позволить себе купить лампочку за 10 долларов. А если учесть что таких лампочек требуется 5-6 штук на квартиру, то цена вообще получается непосильной для семейного бюджета.
Светодиодная лампа моргает после выключения – решение проблемы
Как вы помните, причина мигания энергосберегающих и светодиодных ламп при подключении их через выключатель с подсветкой кроется в электронной схеме лампы. А точнее в сглаживающем конденсаторе. Когда лампа подключается через выключатель с подсветкой , через диодный индикатор подсветки в отключенном состоянии выключателя протекает ток. Этот ток небольшой, сотые части ампера, но его хватает для подзарядки сглаживающего конденсатора в схеме лампы.
Как только этот конденсатор набирает достаточное количество заряда, он пытается запустить схему питания, но заряда хватает лишь на короткий импульс, лампа вспыхивает и гаснет. По мере заряда конденсатора процесс повторяется, в результате чего мы и наблюдаем мигающую лампу.
Здесь я приведу наиболее распространенные варианты, которые приводят к миганию ламп и способы их решения.
1) Одноклавишный выключатель с подсветкой
Самая простая схема подключения - один выключатель с подсветкой одна светодиодная лампочка. Лампочек может быть и больше (например трех- или пяти- рожковая люстра) главное, чтобы они все подключались через одноклавишный выключатель.
Итак, мигание светодиодных ламп как избавиться от проблемы при такой схеме? Как я уже упомянул выше, в прошлой статье способом решения проблемы мигания энергосберегающих ламп был резистор мощностью 2 Вт сопротивлением 50 кОм. Сегодня рассмотрим другой способ, как можно решить данную проблему с помощью конденсатора.
Я применяю конденсаторы на напряжение 630 В и емкостью 0.1 мкФ . Многие советуют применять конденсаторы на 220 Вольт. Я считаю это не совсем правильно, так как такой конденсатор может не выдержать напряжения сети и в один прекрасный момент выйдет из строя. Не обязательно, что это случится сразу после подключения, возможно пройдет некоторый промежуток времени (все зависит от качества).
Почему я так думаю? Все знают, что напряжение в сети равно 220 Вольт. А какое это напряжение? Правильно действующее! А чему равно действующее напряжение. Максимальное значение напряжения (амплитудное) разделенное на корень из двух. А амплитудное значение напряжения в свою очередь равно: корень из двух умножить на 220 В. То есть при нормальной работе в сети 220 Вольт амплитудное значение напряжения равно 311 Вольт. И конденсатор который рассчитан на напряжение 220 В может попросту лопнуть при таком значении амплитудного напряжения.
Итак, если у Вас одним из способов решением проблемы, может стать керамический конденсатор 630 Вольт, 0.1 мкФ.
Подключаем конденсатор параллельно лампе. Для удобства можно напаять провода к ножкам. Полярности конденсатор не имеет, поэтому без разницы как его подключать (фаза - ноль), главное чтобы он был подключен параллельно с лампой.
Сделать это можно непосредственно на плафоне если это точечный светильник, если это люстра то под декоративной тарелкой люстры, в распределительной коробке и т.п. То есть основная задача скрыть его от глаз, а как вы это будете делать это уже без разницы.
Для наглядности я решил показать как можно подключить конденсатор в распределительной коробке и непосредственно в плафоне (люстре). Первый вариант размещение конденсатора в распредкоробке.
Когда выключатель включен, лампа работает без замечаний, конденсатор не греется - все нормально.
Второй вариант, подключение конденсатора непосредственно в плафоне:
Проверяем работоспособность всей схемы, все работает:
2) Двухклавишный выключатель с подсветкой
Следующим вариантом рассмотрим схему подключения, когда освещение разделено на несколько групп. Например, когда светодиодные точечные светильники разделены на две группы и управляются через двухклавишный выключатель. Или просто двойным выключателем управляется освещение в двух разных комнатах.
Большинство пользователей решают проблему подключением конденсатора к одной лампе (группе) забывая о том, что подсветки две. Потом удивляются, почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии, я же конденсатор установил?
Если при такой схеме подключения в каждую группу вкрутить по светодиодной лампочке, то они начнут мигать, не зависимо друг от друга. Это происходит, потому что на каждую лампочку (каждую группу) воздействует свой индикатор подсветки в выключателе.
Выключатель двухклавишный, поэтому как вы понимаете световых индикаций тоже две. Соответственно нужно устанавливать не один конденсатор, а два, каждый на свою группу.
3) Неправильная схема подключения
Еще одной причиной, почему моргает светодиодная лампа в выключенном состоянии , может стать неправильная схема подключения. Причем такая проблема может возникнуть, даже если выключатель будет без подсветки. Что я имею в виду под выражением неправильная схема.
Все мы знаем, что при расключении проводов в распределительной коробке схема собирается таким образом, чтобы на выключатель шла фаза. Ноль напрямую подключается к лампочке (люстре). Это делается в целях безопасности. Если подключение выполнено наоборот, таким образом, что именно фазный провод подключается к светильнику напрямую, может возникнуть эффект мигания при отключенном выключателе.
За счет того что цоколь лампы всегда находится под потенциалом, конденсатор постоянно заряжается и при отключенном выключателе мы наблюдаем тот же эффект что и с выключателем с подсветкой.
Бывает так, что человек намеренно ставит выключатели без подсветки , чтобы избавиться от мигания светодиодных ламп , а после установки получает противоположный эффект. Многих это вводит в ступор, почему так происходит. Это часто можно наблюдать особенно в домах со старой электропроводкой. Раньше при сборке распределительных коробок на этот счет не очень переживали.
4) Наведенное напряжение в электропроводке
И еще один вариант, который может привести к миганию светодиодных ламп – наведенное напряжение в электропроводке.
Когда в штробе проложено несколько магистралей электропроводки, да и еще с хорошей нагрузкой на отключенных участках проводки может возникнуть наведенное напряжение. Его значения может вполне хватить для того чтобы лампа начала мигать. Причем такое может возникнуть, даже если выключатель будет без подсветки и схема подключения будет правильной.
Или как бывает, некоторые умельцы чтобы сэкономить на кабеле прокладывают один четырех или пяти- жильный кабель и подключают две жилы (фазу и ноль) к одному потребителю, а остальные жилы к другому. Получается, что одним кабелем питается два потребителя. В этом случае если один из потребителей будет работать, а другой будет отключен, на его контактах может возникнуть наведенное напряжение.
А на сегодня все, думаю я рассмотрел все варианты, при которых может возникнуть мигание светодиодных ламп как избавиться от данной проблемы , тоже надеюсь понятно. Уверен, что данная статья поможет Вам или уже помогла решить этот вопрос.
В магазинах продаются с выключателями, у которых имеется подсветка. Для того чтобы разобраться в их подключении, важно учитывать тип выключателя. Современные модели, как правило, выпускаются с лучевыми транзисторами. В некоторых выключателях также могут располагаться регуляторы. Таким образом, мощность лампы пользователь способен настраивать. Переходники к моделям рассчитаны на 12 и 220, 230 В.
Также может меняться в зависимости от конструктивных особенностей устройства. Многие производители оснащают модели специальными фильтрами, которые значительно снижают параметр энергопотребления. Для того чтобы более подробно разобраться в данном вопросе, необходимо рассмотреть детально лампы на 12, 220 и 230 В.
Лампы с напряжением 12 В
На 12 В встречается часто светодиодная лампа с выключателем и подсветкой. Как подключить ее через переходник? В данном случае конденсатор потребуется выходного типа. Если рассматривать двухконтактные выключатели, то подсоединение осуществятся по первой фазе. В данном случае параметр входного напряжения можно проверить при помощи тестера.
Подвижные контакты необходимо подсоединить к резистору. Если говорить про выключатель без демпфера, то там блок преобразования использовать не нужно. Если рассматривать лампы серии Е27, то в них должен быть на уровне 500 Лм. Показатель отрицательного сопротивления в свою очередь должен равняться 7 Ом. В среднем температура свечения у таких ламп составляет не более 4000 К. Если после к переходнику лампа мигает, значит, нужно проверить подсоединение резистора. Некоторые производители выпускают модели, рассчитанные только на лампы с мощностью в 5 Вт.
Подключение ламп к сети 220 В
К сети 220 В разными способами может подключаться светодиодная лампа с выключателем и подсветкой. Инструкция по применению устройства будет очень полезной. В первую очередь следует рассмотреть вариант с подключением через самый обыкновенный триггер. В таком случае важно раскрутить выключатель. Выходные контакты триггера подключаются по первой фазе. Непосредственно после подсоединения транзистора сразу проверяется выходное напряжение в цепи. В среднем оно не должно превышать 200 В. Далее следует использовать изолятор для конденсатора. Если говорить про модели с не большим показателем светового потока, то тиристоры в такой ситуации можно не использовать.
Через триггер довольно просто включается светодиодная лампа с выключателем и подсветкой. Способы подключения на этом не заканчиваются. Еще можно рассмотреть вариант с динисторами. Данные элементы можно найти однофазные и двухфазные. Для нормальной работы лампы следует остановиться на втором варианте. Переходник в данной схеме не используется. Однако потребуется транзистор лучевого типа. Также, если рассматривать лампы с большим параметром светового потока, то дополнительно используется частотный транзистор. Непосредственно подсоединяется он к цепи через переключатель. В данном случае изолятор важно использовать плавкого типа. В конечном счете, показатель отрицательного сопротивления в цепи не должен превышать 45 Ом.
Лампы с напряжением 230 В
На 230 В светодиодная лампа с выключателем и подсветкой (фото показано ниже) может подключаться к сети через триггер. В данном случае регулятор устанавливать также разрешается. Если рассматривать лампы со световым потоком в районе 500 Лм, то переходник должен устанавливаться вместе с двоичным конденсатором. Подсоединяется он напрямую к диффузору.
Также есть возможность подключать лампы на 230 В через специальные контроллеры. В данном случае подбираются модели с резонаторами, у которых высокая чувствительность. Для того чтобы выходное напряжение не было большим, используется фильтр. Найти его в магазине можно очень просто. В первую очередь при подключении следует заняться подсоединением резонатора. Далее крепится выключатель и проверяется отрицательное сопротивление. В последнюю очередь соединяется конденсатор с выходными контактами резонатора.
Подключение через безконденсаторный переходник
Светодиодная лампа с выключателем (с подсветкой) через безконденсаторный переходник подключается с мощностью менее 6 Вт. В данном случае показатель светового потока не должен превышать 400 Лм. Резисторы в цепи используются, как правило, открыто типа. Если рассматривать модели с двухконтактными выключателями, то фильтры устанавливать нет необходимости. В первую очередь подбирается качественный триггер. Далее он подсоединяется сразу к выключателю.
Следующим шагом устанавливается регулятор. В данном случае параметр входного напряжения не должен превышать 200 В. Если лампа после подключения мигает, значит, чувствительность у нее сильно высокая. В этой ситуации многие специалисты рекомендуют все-таки использовать фильтры. Переходники в данном случае подключаются только через двухконтактные проводники. Также можно рассмотреть вариант с использованием волнового триггера. Однако подсоединить регулятор к цепи не получится.
Использование модульного переходника
Через модульные переходники подключение светодиодной лампы с выключателем и подсветкой осуществляется довольно просто. В целом данные устройства являются универсальными. Лампа для подключения подходит на 6 Вт. Световой поток при этом может превышать 500 Лм. В первую очередь для подключения лампы устанавливается непосредственно выключатель.
Если говорить про трехконтактные модели, то нужно найти нулевую фазу. Сделать это можно при помощи тестера. Следующим шагом определяется отрицательное сопротивление в цепи. Также важно учитывать тип конденсатор. Если говорить про импульсные модели, то изолятор в данном случае целесообразнее использовать плавкого типа. Также следует рассмотреть варианты с демпфером. Подсоединяется он к модульным переходникам через полевой резистор.
Подключение несколько ламп
Для того чтобы подключить несколько ламп к сети 220 В, без триггера не обойтись. Переходник в этой ситуации спокойно можно использовать модульного типа. Конденсаторов понадобится для этих целей два. Также важно учитывать мощность ламп. Если говорить про модели на 5 Вт, то демпфер целесообразнее подбирать широкополосный. Для установки его в первую очереди крепится выключатель. Далее необходимо закрепить переходник.
Подключение к сети 220 В осуществляется по второй фазе. Для того чтобы ее определить, придется воспользоваться тестером. Далее важно подсоединить конденсаторы. Если лампа после включения начинает мигать, значит, параметр отрицательного сопротивления сильно большой. Для того чтобы его нормализовать, используются фильтры.
Лампы с регуляторами
При наличии регулятора светодиодная лампа с выключателем (с подсветкой) подключаться может только через модульный переходник. Если рассматривать схемы с емкостным конденсаторами, то в данном случае модели подходят на 6 Вт. Также важно отметить, что переходники в таком случае должны подсоединяться напрямую к демпферам. Еще можно рассмотреть варианты с диффузорами. Однако в этой ситуации для нормальной работы лампы также потребуется лучевой транзистор. Непосредственно подсоединение его осуществляется через изолятор.
Лампа "Панасоник"
Компании "Панасоник" на 7 Вт светодиодная лампа с выключателем и подсветкой (описание указано в инструкции) подключается к сети 220 В при помощи модульных переходников. В данном случае транзисторы можно использовать различные. Если говорить про двухконтактные выключатели, то подсоединение диффузора происходит через первую фазу. Однако перед этим в обязательном порядке проверяется отрицательное сопротивление в цепи.
Также многие специалисты советуют рассматривать вариант с триггерами. Однако подходят они больше всего для трехконтактных выключателей. В данной ситуации дополнительно потребуется фильтр. В первую очередь для подключения лампы заготавливается переходник. Следующим шагом к нему подключается транзистор. Далее останется лишь использовать непосредственно триггер. Фильтры в данном случае устанавливать запрещается. Иначе отрицательно сопротивление в цепи может достигать 50 Ом.
Лампы с выключателем "Филипс"
Светодиодная лампа с выключателем (с подсветкой) "Филипс" на 7 Вт к сети 220 В подключается спокойно через безконденсаторный переходник. Для того чтобы сделать все правильно, заготавливаются в первую очередь транзисторы с высокой проводимостью. В данном случае демпфер потребуется импульсного типа. Если говорить про двухконтактные выключатели, то лампа может использоваться со световым потоком на уровне 400 Лм.
Более мощные аналоги не способны работать от сети с безконденсаторным переходником. Перед началом установки выключатель крепится у резистора. Далее подсоединяется непосредственно триггер. После останется только зафиксировать переходник и соединить выходные контакты.
Подключение лампы "Делюкс"
Светодиодная лампа с выключателем (с подсветкой) "Делюкс" с мощностью в 7 Вт подключается, как правило, через модульный переходник. Однако важно учитывать, что у данной модели используется конденсатор с большим параметром насыщенности. Для того чтобы отрицательное сопротивление в цепи резко не падало, применяются специальные фильтры. Начинать подключение лампы к сети 220 В следует с установки выключатели.
Если рассматривать двухконтактные модификации, то для них могут использоваться резисторы разных типов. В первую очередь можно рассмотреть емкостные варианты. Найти такие резисторы в магазине не составит большого труда. Также важно отметить, что с чувствительностью у них все в порядке. В данном случае подсоединяется конденсатор к выключателю через верхние контакты. Однако перед этим проверяется параметр выходного тока.
Во многих выключателях встроена очень полезная функция – подсветка. С этой функцией исключены поиски выключателя в темной комнате. Как же она работает? Подсветка устроена довольно просто: под клавишей выключателя помещается миниатюрный световой индикатор, а в клавише сделано небольшое окно, через которое можно видеть состояние выключателя.
Выключатель с подсветкой в интерьере комнаты
В качестве индикатора используют неоновую лампочку или светодиод, в работе каждого из них есть свои особенности. Во многих источниках сообщается, что такие выключатели можно использовать только с галогенными и лампами накаливания, так как энергосберегающие – с такими выключателями вспыхивают, а светодиодные – немного светятся в темноте.
Для того чтобы разобраться с этими явлениями надо понимать механизм работы каждого индикатора.
Неоновый индикатор
Во многих выключателях используют неоновую лампочку в качестве индикатора, она представляет собой чаще всего стеклянный баллон, заполненный неоном, в котором размещены на некотором расстоянии друг от друга два электрода.
Давление газа очень небольшое – несколько десятых долей мм ртутного столба. В такой среде между электродами при подаче на них напряжения возникает так называемый тлеющий разряд – это светятся ионизированные молекулы газа. В зависимости от рода газа цвет свечения может быть самым разным: от красного у неона, до сине-зеленого у аргона.
На рисунке изображена миниатюрная неоновая лампочка, в электротехнике их чаще всего используют в качестве индикаторов наличия тока.
Подсветка на неоновой лампочке
Выключатель с подсветкой на неоновой лампочке очень надежен, срок службы лампочки более 5 тыс. часов, индикатор хорошо виден в темноте. Схема подключения проста.
Схема подключения подсветки на неоновой лампочке
На схеме изображено подключение подсветки из неонки к выключателю. L1 – это неоновая лампочка из типа МН-6, ток 0,8 мА, напряжение зажигания 90 В, это данные из справочника. R1 – гасящий резистор, S1 – выключатель освещения.
Расчет гасящего резистора
Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:
где R – сопротивление резистора (Ом);
∆U – разность (Uс – Uз) между напряжением сети и зажиганием лампы в вольтах;
I – сила тока лампы (А).
R=(220-90)/0,0008=162500 ОМ.
Ближайший номинал резистора 150 кОм. Вообще номинал резистора можно выбирать в пределах от 150 до 510 кОм, при этом лампочка нормально работает, при большем номинале увеличивается долговечность, и уменьшается рассеиваемая мощность.
Мощность резистора вычисляется по следующей формуле:
где P – мощность (Вт), рассеиваемая на резисторе;
P=220-90 × 0,0008 = 0,104 Вт.
Ближайший больший номинал мощности резистора – 0,125 Вт. Этой мощности вполне хватает, резистор едва заметно нагревается, не более чем до 40-50 градусов, что вполне допустимо. Если есть возможность, желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт.
Конструкция
Если припаять вывод резистора к любому выводу лампы, можно собрать схему.
Собранная подсветка своими руками
Остается собранную схему подключить. Для этого при снятом корпусе выключателя вывод резистора подключается к одной клемме, а лампочки – к другой.
Схема работы неоновой подсветки
Теперь при выключенном положении клавиши, ток будет идти через схему (нижний рисунок), а так как ток ограничен сопротивлением, то силы его хватит, чтобы зажечь подсветку, но совершенно недостаточно для работы лампы освещения. При включении выводы схемы подсветки закорачиваются, и ток течет через выключатель, минуя подсветку, к лампе освещения (верхний рисунок).
Такую подсветку можно поставить в выключатель, в котором она не была предусмотрена изготовителем, при этом в клавише включения не обязательно сверлить отверстие. Материал, из которого делают клавиши, легко просвечивается, и в темноте выключатель довольно хорошо виден, поэтому сверлить отверстие для лампочки не обязательно.
Светодиодная подсветка
Часто встречается подсветка из светодиода, который представляет собой полупроводниковый прибор излучающий свет при протекании через него электрического тока.
Цвет светоизлучающего диода зависит от материала, из которого он изготовлен и в некоторой степени от приложенного напряжения. Светодиоды представляют собой соединение двух полупроводников различных типов проводимости p и n . Называют это соединение – электронно-дырочный переход, именно на нем возникает излучение света при прохождении через него прямого тока.
Возникновение светового излучения объясняется рекомбинацией носителей зарядов в полупроводниках, на приведенном ниже рисунке изображена примерная картина происходящего в светодиоде.
Рекомбинация носителей зарядов и возникновение светового излучения
На рисунке кружком со знаком «–» обозначены отрицательные заряды, они находятся в зеленой области, так условно обозначена область n. Кружок со знаком «+» символизирует положительные носители тока, находятся они в коричневой зоне p, граница между этими областями и есть p-n переход.
Когда под действием электрического поля положительный заряд преодолевает p-n переход, то прямо на границе он соединяется с отрицательным. А так как при соединении происходит и возрастание энергии от столкновения этих зарядов, то часть энергии идет на нагревание материала, а часть излучается в виде светового кванта.
Конструктивно светодиод представляет собой металлическое, чаще всего медное основание, на котором закреплены два кристалла полупроводников разной проводимости, один из них является анодом, другой – катодом. К основанию приклеен алюминиевый рефлектор с закрепленной на нем линзой.
Как можно понять из рисунка ниже, немало в конструкции уделено внимания отводу тепла, это неслучайно, так как полупроводники хорошо работают в узком тепловом коридоре, выход за его границы нарушает работу прибора вплоть до выхода из строя.
Схема устройства светодиода
У полупроводников с ростом температуры, в отличие от металлов, сопротивление не увеличивается, а напротив, уменьшается. Это может вызвать неконтролируемое увеличение силы тока и соответственно нагрева, при достижении определенного порога происходит пробой.
Светодиоды очень чувствительны к превышению порогового напряжения, даже кратковременный импульс выводит его из строя. Поэтому токоограничивающие резисторы должны быть подобраны очень точно. Кроме того, светодиод рассчитан на прохождение тока только в прямом направлении, т.е. от анода к катоду, если прикладывается напряжение обратной полярности, то это также может вывести его из строя.
И все же, несмотря на эти ограничения, светодиоды широко применяются для подсветки в выключателях. Рассмотрим схемы включения и защиты светодиодов в выключателях.
На рисунке ниже приведена схема подсветки. Она содержит: гасящий резистор R1, светодиод VD2 и защитный диод VD1. Буква а – анод светодиода, k – катод.
Схема подсветки на светодиоде
Так как рабочее напряжение светодиода гораздо ниже сетевого, то для его снижения используют гасящие резисторы, в зависимости от потребляемого тока его сопротивление будет разным.
Расчет сопротивления резистора
Сопротивление резистора R рассчитывается по формуле:
где R – сопротивление гасящего резистора (Ом);
Сделаем расчет гасящего резистора для светодиода АЛ307А. Исходные данные: рабочее напряжение 2 В, сила тока от 10 до 20 мА.
Используя вышеприведенную формулу, R макс =(220 – 2)/0,01=218 00 ОМ, R мин = (220 – 2)/0,02=10900 ОМ. Получаем, что сопротивление резистора должно лежать в пределах от 11 до 22 кОм.
Расчет мощности
где Р – мощность, рассеиваемая на резисторе (Вт);
U c – напряжение сети (здесь 220 В);
U сд – рабочее напряжение светодиода (В);
I сд – рабочий ток светодиода (А);
Подсчитываем мощность: Р мин =(220-2)*0,01 = 2,18 Вт, Р макс =(220-2)*0,02=4,36 Вт. Как следует из расчета, мощность, рассеиваемая резистором, довольно значительная.
Из номиналов мощностей резисторов самый ближайший больший – это 5 Вт, но такой резистор довольно больших габаритов, и спрятать его в корпус выключателя не удастся, да и впустую тратить электроэнергию нерационально.
Так как расчет проводился на максимально допустимый ток светодиода, а в таком режиме у него многократно снижается долговечность, снизив ток в два раза, можно убить двух зайцев: уменьшить рассеиваемую мощность и увеличить срок службы светодиода. Для этого надо просто увеличить сопротивление резистора вдвое до 22-39 кОм.
Подключение подсветки к клеммам выключателя
На рисунке выше приведена схема подключения подсветки к клеммам выключателя. К одной клемме подходит фазный провод сети, ко второй –провод от лампочки освещения, подсветка подключается к двум этим клеммам. Когда выключатель разомкнут, то через схему подсветки течет ток, и она горит, но лампа освещения не светится. Если выключатель замкнуть, то напряжение потечет по цепи, минуя подсветку, освещение включится.
В заводских выключателях с подсветкой чаще всего используется схема, изображенная на рисунке выше. Номинал резистора – от 100 до 200 кОм, производители идут на сознательное уменьшение тока через светодиод до 1-2 мА, а значит, и яркости свечения, потому что в ночное время этого вполне достаточно. В то же время снижается рассеиваемая мощность, можно не устанавливать и защитный диод, потому что обратное напряжение не превышает допустимое.
Применение конденсатора
В качестве гасящего элемента можно применить конденсатор, он в отличие от резистора имеет не активное, а реактивное сопротивление, поэтому при прохождении через него тока на нем не выделяется тепло.
Все дело в том, что при движении электронов по проводящему слою резистора, они сталкиваются узлами кристаллической решетки материала и передают им часть своей кинетической энергии. Поэтому материал нагревается, а электрический ток испытывает сопротивление продвижению.
Совершенно другие процессы возникают при движении тока через конденсатор. Конденсатор в простейшем случае представляет собой две металлических пластины, разделенные диэлектриком, так что постоянный электрический ток через него течь не может. Но зато на этих пластинах может сохраняться заряд, и если его периодически заряжать и разряжать, то в цепи начинает течь переменный ток.
Расчет гасящего конденсатора
Если конденсатор включить в цепь переменного тока, то он через него будет протекать, но в зависимости от емкости и частоты тока его напряжение снизится на какую-то величину. Для вычисления используют следующую формулу:
где X c – емкостное сопротивление конденсатора (ОМ);
f – частота тока в сети (в нашем случае 50 ГЦ);
С – емкость конденсатора в (мкФ);
Для расчетов эта формула не совсем удобна, поэтому на практике чаще всего прибегают к следующей – эмпирической, которая позволяет с достаточной точностью проводить подбор конденсатора.
C=(4,45*I)/(U-U д)
Исходные данные: U c –220 В; U сд –2 В; I сд –20 мА;
Находим емкость конденсатора С =(4,45*20)/(220-2)=0,408 мкФ, из ряда номинальных емкостей Е24 выбираем ближайший меньший 0,39 мкФ. Но при выборе конденсатора необходимо еще учитывать его рабочее напряжение, оно должно быть не меньше, чем U c *1,41.
Дело в том, что в цепи переменного тока принято различать действующее и эффективное напряжение. Если форма тока синусоидальная, то действующее напряжение в 1,41 больше эффективного. Значит, конденсатор должен иметь минимальное рабочее напряжение 220*1,41=310 В. А так как такого номинала нет, то ближайший больший будет 400 В.
Для этих целей можно использовать пленочный конденсатор типа К73-17, его габариты и масса вполне позволяют разместить в корпусе выключателя.
Выключатель в работе. Видео
О совместной работе светодиодной лампы и выключателя с подсветкой можно узнать из этого видео.
Все расчеты, сделанные в статье, действительны для режима нормального свечения, при использовании их для выключателей номиналы резисторов можно скорректировать в сторону увеличения в 2-3 раза. Это уменьшит яркость свечения светодиода, неонки и мощность рассеивания резисторов, а значит, и их габариты.
Если в качестве гасящего сопротивления используется конденсатор, то его номинал нужно корректировать в сторону уменьшения для снижения яркости, а также габаритов, но рабочее напряжение конденсатора снижать нельзя.
Снижение силы тока через подсветку уменьшает вероятность мигания энергосберегающих ламп в темноте, так как уровень зарядки входного конденсатора в импульсном преобразователе этих ламп не достигает порога запуска.
18.10.2014
Влияют ли отрицательно на светодиодные лампы выключатели с подсветкой?
Выключатели со встроенным светодиодом подсветки собственно на сами светодиодные лампы отрицательно не влияют. Во всяком случае, в большинстве случаев.
Другое дело, что для Вас использование таких выключателей может иметь неприятный эффект - в выключенном состоянии светодиодные лампы начинают тлеть, мигать, вспыхивать и т.п.
Происходит это потому, что Ваш выключатель с подсветкой не размыкает электросеть полностью. Горящий в нём светодиод тому подтверждение, потому он и горит, что цепь не разомкнута - иначе откуда ему взять энергию? При этом ток через светильники и выключатель течет очень маленький. И если в светильниках стоят лампы накаливания, то они никогда от такого тока не загорятся и вообще на него не отреагируют.
Другое дело - светодиодные лампы. Происходит примерно следующее. Этот малый ток проходит через демпфирующий конденсатор на входе блока питания лампы и постепенно его заряжает. В какой-то момент происходит разряд конденсатора и лампа вспыхивает.
Конечно, не всегда использование выключателей с подсветкой приводит к таким эффектам - всё зависит от электрических параметров лампы и светодиода подсветки.
Если же Ваш вопрос нужно понимать так: светодиодные лампы не мигают при использовании выключателя с подсветкой, но не вредно ли это для них , то ответ такой. Как правило, нет, но все зависит от внутреннего устройства лампы. Большинству светодиодных ламп это не будет вредно, нашим лампам точно не повредит. Однако рынок сейчас заполнен дешевыми "поделками", про которые мы не можем такого утверждать.
