Устройство лампы накаливания: устройство, преимущества, недостатки, принцип работы

устройство, принцип работы, виды и технические характеристики

Лампа накаливания – первый электрический осветительный прибор, играющий важную роль в жизнедеятельности человека. Именно она позволяет людям заниматься своими делами независимо от времени суток.

По сравнению с остальными источниками света такое устройство характеризуется простотой конструкции. Световой поток излучается вольфрамовой нитью, расположенной внутри стеклянной колбы, полость которой заполнена глубоким вакуумом. В дальнейшем для увеличения долговечности вместо вакуума в колбу стали закачивать специальные газы — так появились галогеновые лампы. Вольфрам — термостойкий материал с большой температурой плавления. Это очень важно, поскольку для того, чтобы человек увидел свечение, нить должна сильно нагреться за счет проходящего через нее тока.

Содержание

• История создания
• Принцип действия
• Строение
  • Колба
  • Газовая среда
  • Нить накала
• Технические характеристики
  • Эксплуатационные параметры
• Виды
  • Специальные лампы
• КПД
• Плюсы и минусы
• Как увеличить срок службы

История создания

Интересно, что в первых лампах использовался не вольфрам, а ряд других материалов, включая бумагу, графит и бамбук. Поэтому, несмотря на то, что все лавры за изобретение и усовершенствование лампы накаливания принадлежат Эдисону и Лодыгину, приписывать все заслуги только им — неправильно.

Писать о неудачах отдельных ученых не станем, но приведем основные направления, к которым прилагали усилия мужи того времени:

1. Поиски лучшего материала для нити накаливания. Нужно было найти такой материал, который одновременно был устойчив к возгоранию и характеризовался высоким сопротивлением. Первая нить была создана из волокон бамбука, которые покрывались тончайшим слоем графита. Бамбук выступал в качестве изолятора, графит — токопроводящей среды. Поскольку слой был малым, то существенно возрастало сопротивление (что и требовалось). Все бы хорошо, но древесная основа угля приводила к быстрому воспламенению.
2. Далее исследователи задумались над тем, как создать условия строжайшего вакуума, ведь кислород — важный элемент для процесса горения.
3. После этого нужно было создать разъемные и контактные компоненты электрической цепи. Задача усложнялась из-за использования слоя графита, характеризующегося высоким сопротивлением, поэтому ученым пришлось использовать драгоценные металлы — платину и серебро. Так повышалась проводимость тока, но стоимость изделия была чересчур высока.
4. Примечательно, что резьба цоколя Эдисона используется и по сей день — маркировка E27. Первые способы создания контакта включали пайку, но при таком раскладе сегодня говорить о быстро заменяемых лампочках было бы сложно. А при сильном нагреве подобные соединения быстро бы распадались.

В наше время популярность подобных ламп падает в геометрической прогрессии. В 2003 году в России была увеличена амплитуда питающего напряжения на 5 %, к сегодняшнему дню этот параметр составляет уже 10 %. Это привело к сокращению срока эксплуатации лампы накаливания в 4 раза. С другой стороны, если вернуть напряжение на эквивалентное значение вниз, то существенно сократится отдача светового потока — до 40 %.

Вспомните учебный курс — еще в школе преподаватель физики ставил опыты, демонстрируя, как увеличивается свечение лампы при повышении силы тока, подающегося на вольфрамовую нить. Чем выше сила тока, тем сильнее выброс излучения и больше тепла.

Принцип действия

Принцип работы лампы построен на сильном нагреве нити накаливания за счет проходящего через нее электрического тока. Для того чтобы твердотельный материал начал излучать красное свечение, его температура должна достигнуть 570 град. Цельсия. Излучение будет приятным для глаз человека только при увеличении этого параметра в 3–4 раза.

Подобной тугоплавкостью характеризуются немногие материалы. За счет доступной ценовой политики выбор был сделан в пользу вольфрама, температура плавления которого составляет 3400 град. Цельсия. Чтобы повысить площадь светового излучения, вольфрамовая нить скручивается в спираль. В процессе эксплуатации она может нагреваться до 2800 град. Цельсия. Цветовая температура такого излучения равна 2000–3000 К, что дает желтоватый спектр — несопоставимый с дневным, но в то же время не оказывающий негативного воздействия на зрительные органы.

Попадая в воздушную среду, вольфрам быстро окисляется и разрушается. Как уже говорилось выше, вместо вакуума стеклянная колба может заполняться газами. Речь идет об инертных азоте, аргоне или криптоне. Это позволило не только повысить долговечность, но и увеличить силу свечения. На срок эксплуатации влияет то, что давление газа препятствует испарению вольфрамовой нити из-за высокой температуры свечения.

Строение

Обычная лампа состоит из следующих конструктивных элементов:

• колба;
• вакуум или инертный газ, закачиваемый внутрь нее;
• нить накала;
• электроды — выводы тока;
• крючки, необходимые для удерживания нити накала;
• ножка;
• предохранитель;
• цоколь, состоящий из корпуса, изолятора и контакта на донышке.

Помимо стандартных исполнений из проводника, стеклянного сосуда и выводов, существуют лампы специального назначения. В них вместо цоколя используются другие держатели или добавляется дополнительная колба.

Предохранитель обычно изготавливается из сплава феррита и никеля и помещается в разрыв на одном из выводов тока. Зачастую он расположен в ножке. Его основное предназначение — защита колбы от разрушения в случае обрыва нити. Связано это с тем, что в случае ее обрыва образуется электрическая дуга, приводящая к плавлению остатков проводника, которые попадают на стеклянную колбу. Из-за высокой температура она может взорваться и вызвать возгорание. Впрочем, долгие годы доказали низкую эффективность предохранителей, поэтому они стали эксплуатироваться реже.

Колба

Стеклянный сосуд используется для защиты нити накаливания от окисления и разрушения. Габаритные размеры колбы подбирают в зависимости от скорости осаждения материала, из которого производится проводник.

Газовая среда

Если раньше вакуумом заполнялись все без исключения лампы накаливания, то сегодня такой подход применяют лишь для маломощных источников света. Более мощные устройства заполняются инертным газом. Молярная масса газа влияет на излучение тепла нитью накаливания.

В колбу галогенных ламп закачиваются галогены. Вещество, которым покрыта нить накала, начинает испаряться и взаимодействовать с расположенными внутри сосуда галогенами. В результате реакции образуются соединения, которые повторно разлагаются и вещество вновь возвращается на поверхность нити. Благодаря этому появилась возможность повысить температуру проводника, увеличив коэффициент полезного действия и срок эксплуатации изделия. Также такой подход позволил сделать колбы более компактными. Недостаток конструкции связан с изначально малым сопротивлением проводника при подаче электрического тока.

Нить накала

По форме нить накаливания может быть разной — выбор в пользу той или иной связан со спецификой лампочки. Зачастую в них применяют нить с круглым сечением, закрученную в спираль, гораздо реже — ленточные проводники.

Современная лампа накаливания работает от нити из вольфрама или осмиево-вольфрамового сплава. Вместо обычных спиралей могут закручиваться биспирали и триспирали, что стало возможным за счет повторного закручивания. Последнее приводит к уменьшению теплового излучения и повышению КПД.

Технические характеристики

Интересно наблюдать за зависимостью световой энергии и мощности лампы. Изменения не линейны — до 75 Вт световая отдача увеличивается, при превышении — снижается.

Одно из преимуществ таких источников света – равномерное освещение, поскольку практически во всех направлениях свет излучается с одинаковой силой.

Еще одно достоинство связано с пульсированием света, которое при определенных значениях приводит к значительной утомляемости глаз. Нормальным значением считают коэффициент пульсации, не превышающий 10 %. Для ламп накаливания параметр максимум достигает 4 %. Самый худший показатель — у изделий мощностью 40 Вт.

Среди всех доступных электрических осветительных приборов лампы накаливания нагреваются сильнее. Большая часть тока преобразуется в тепловую энергию, поэтому прибор больше похож на обогреватель, чем на источник света. Световая отдача находится в диапазоне от 5 до 15 %. По этой причине в законодательстве прописаны определенные нормы, запрещающие, к примеру, использовать лампы накаливания более 100 Вт.

Обычно для освещения одной комнаты достаточно лампы на 60 Вт, которая характеризуется небольшим нагревом.

При рассмотрении спектра излучения и сравнении его с естественным освещением можно сделать два важных замечания: световой поток таких ламп содержит меньше синего и больше красного света. Тем не менее, результат считается приемлемым и не приводит к утомлению, как в случае с источниками дневного света.

Эксплуатационные параметры

При эксплуатации ламп накаливания важно учитывать условия их использования. Их можно применять в помещениях и на открытом воздухе при температуре не менее –60 и не более +50 град. Цельсия. При этом влажность воздуха не должна превышать 98 % (+20 град. Цельсия). Устройства могут работать в одной цепи с диммерами, предназначенными для регулирования световой отдачи за счет изменения интенсивности света. Это дешевые изделия, которые могут быть самостоятельно заменены даже неквалифицированным человеком.

Виды

Существует несколько критериев для классификации ламп накаливания, которые будут рассмотрены ниже.

В зависимости от эффективности освещения лампы накаливания бывают (от худших к лучшим):

• вакуумные;
• аргоновые или азот-аргоновые;
• криптоновые;
• ксеноновые или галогенные с установленным отражателем инфракрасного излучения внутрь лампы, что увеличивает КПД;
• с покрытием, предназначенным для преобразования инфракрасного излучения в видимый спектр.

Намного больше разновидностей ламп накаливания, связанных с функциональным назначением и конструктивными особенностями:

1. Общее назначение — в 70-х гг. прошлого столетия они назывались «нормально-осветительными лампами». Самая распространенная и многочисленная категория — изделия, применяемые для общего и декоративного освещения. С 2008 года выпуск таких источников света существенно сократился, что было связано с принятием многочисленных законов.
2. Декоративное назначение. Колбы таких изделий выполняются в форме изящных фигур. Чаще всего встречаются свечеобразные стеклянные сосуды с диаметром до 35 мм и сферические (45 мм).
3. Местное назначение. По конструкции идентичны первой категории, но питаются от уменьшенного напряжения — 12/24/36/48 В. Обычно применяются в переносных светильниках и приборах, освещающих верстаки, станки и т. п.
4. Иллюминационные с окрашенными колбами. Зачастую мощность изделий не превышает 25 Вт, а для окрашивания внутренняя полость покрывается слоем неорганического пигмента. Гораздо реже можно встретить источники света, наружная часть которых окрашивается цветным лаком. В таком случае пигмент очень быстро выцветает и осыпается.

5. Зеркальные. Колба выполнена в специальной форме, которая покрыта отражающим слоем (к примеру, методом распыления алюминия). Данные изделия используются для перераспределения светового потока и повышения эффективности освещения.
6. Сигнальные. Их устанавливают в светосигнальные изделия, предназначенные для отображения какой-либо информации. Характеризуются низкой мощностью и рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. На сегодняшний день практически бесполезны из-за доступности светодиодов.
7. Транспортные. Еще одна обширная категория ламп, используемых в транспортных средствах. Характеризуются высокой прочностью, устойчивостью к вибрациям. В них применяют специальные цоколи, гарантирующие прочное крепление и возможность быстрой замены в стесненных условиях. Могут питаться от 6 В.
8. Прожекторные. Высокомощные источники света до 10 кВт, характеризующиеся высокой световой отдачей. Спираль укладывается компактно, чтобы обеспечить лучшую фокусировку.
9. Лампы, применяемые в оптических приборах, — к примеру, кинопроекционная или медицинская техника.

Специальные лампы

Также существуют более специфические разновидности ламп накаливания:

1. Коммутаторные — подкатегория сигнальных ламп, применяемых в коммутаторных панелях и выполняющих функции индикаторов. Это узкие, продолговатые и малогабаритные изделия, имеющие параллельные контакты гладкого типа. За счет этого могут помещаться в кнопки. Маркируются как «КМ 6-50». Первое число указывает на вольтаж, второе — ампераж (мА).
2. Перекальная, или фотолампа. Данные изделия используются в фототехнике для нормированного форсированного режима. Характеризуется высокими световой отдачей и цветовой температурой, но малым сроком эксплуатации. Мощность советских ламп достигала 500 Вт. В большинстве случаев колба матируется. Сегодня практически не используются.
3. Проекционные. Применялись в диапроекторах. Высокая яркость.

Двухнитевая лампа бывает нескольких разновидностей:

1. Для автомобилей. Одна нить используется для ближнего, другая — для дальнего света. Если рассматривать лампы для задних фонарей, то нити могут использоваться для стоп-сигнала и габаритного огня соответственно. Дополнительный экран может отсекать лучи, которые в лампе ближнего света могут слепить водителей встречных автомобилей.
2. Для самолетов. В посадочной фаре одна нить может использоваться для малого света, другая — для большого, но требует внешнего охлаждения и непродолжительной эксплуатации.
3. Для железнодорожных светофоров. Две нити необходимы для повышения надежности — если перегорит одна, то будет светиться другая.

Продолжим рассматривать специальные лампы накаливания:

1. Лампа-фара — сложная конструкция для подвижных объектов. Используется в автомобильной и авиационной технике.
2. Малоинерционная. Содержат тонкую нить накаливания. Применялась в звукозаписывающих системах оптического типа и в некоторых видах фототелеграфа. В наше время используется редко, поскольку есть более современные и улучшенные источники света.
3. Нагревательная. Применяется в качестве источника тепла в лазерных принтерах и копирах. Лампа имеет цилиндрическую форму, закрепляется во вращающемся металлическом валу, к которому прикладывается бумага с тонером. Вал передает тепло, что приводит к расплыванию тонера.

КПД

Электрический ток в лампах накаливания преобразуется не только в видимый для глаза свет. Одна часть идет на излучение, другая трансформируется в тепло, третья — на инфракрасный свет, который не фиксируется зрительными органами. Если температура проводника составляет 3350 К, то КПД лампы накаливания составит 15 %. Обычная лампа на 60 Вт с температурой 2700 К характеризуется минимальным КПД — 5 %.

Коэффициент полезного действия усиливается степенью нагрева проводника. Но чем выше будет нагрев нити, тем меньше срок эксплуатации. К примеру, при температуре 2700 К лампочка просветит 1000 часов, 3400 К — в разы меньше. Если повысить напряжение питания на 20 %, то свечение усилится в два раза. Это нерационально, поскольку срок эксплуатации сократится на 95 %.

Плюсы и минусы

С одной стороны, лампы накаливания являются самыми доступными источниками света, с другой – характеризуются массой недостатков.

Преимущества:

• низкая стоимость;
• нет необходимости в применении дополнительных приспособлений;
• простота использования;
• комфортная цветовая температура;
• устойчивость к повышенной влажности.

Недостатки:

• недолговечность — 700–1000 часов при соблюдении всех правил и рекомендаций по эксплуатации;
• слабая световая отдача — КПД от 5 до 15 %;
• хрупкая стеклянная колба;
• возможность взрыва при перегреве;
• высокая пожарная опасность;
• перепады напряжения существенно сокращают срок эксплуатации.

Как увеличить срок службы

Существует несколько причин, по которым может уменьшиться срок эксплуатации данных изделий:

• перепады напряжения;
• механические вибрации;
• высокая температура окружающей среды;
• разрыв соединения в проводке.

Вот несколько рекомендаций по продлению срока службы ламп накаливания:

1. Выберите изделия, которые подходят для диапазона напряжения сети.
2. Перемещение осуществляйте строго в выключенном состоянии, поскольку из-за малейших вибраций изделие выйдет из строя.
3. Если лампы продолжают перегорать в одном и том же патроне, то его нужно заменить или починить.
4. При эксплуатации на лестничной площадке в электрическую цепь добавьте диод или включите последовательно две лампы одной мощности.
5. На разрыв цепи питания можно добавить устройство для плавного включения.

Технологии не стоят на месте, постоянно развиваются, поэтому сегодня на смену традиционным лампам накаливания пришли более экономичные и долговечные светодиодные, люминесцентные и энергосберегающие источники света. Главными причинами выпуска ламп накаливания остается наличие менее развитых с технологической точки зрения стран, а также хорошо налаженное производство.

Приобретать такие изделия сегодня можно в нескольких случаях — они хорошо вписываются в дизайн дома или квартиры, либо вам нравится мягкий и комфортный спектр их излучения. Технологически — это давно устаревшие изделия.

Устройство лампы накаливания, ее принцип действия, основные характеристики и область применения

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Лампа накаливания — это электрический источник освещения, в котором излучение световых волн осуществляет некоторое тело, разогретое до высокой температуры протекающим по нему током.

В качестве излучающего тела обычно используется спираль из тугоплавкого материала, имеющего большое удельное электрическое сопротивление. Таким материалом чаще всего является вольфрам.

Источники света с накальной спиралью имеют самое широкое применение:

• в бытовых светильниках;
• для освещения внутрицеховых и производственных территорий;
• в светильниках наружного освещения;
• в качестве сигнальных ламп различных щитов управления.

Из чего же состоит лампа накаливания?

В её конструкцию входит стеклянная колба, герметично соединённая с цоколем. Спираль находится внутри колбы. Ввиду того, что вольфрам при нагревании до температуры свечения склонен к активному окислению при контакте с кислородом воздуха, внутренность колбы вакуумируется, либо заполняется инертным газом.

Спираль подвешивается на специальных крючках-держателях и электродах, выполненных из тугоплавкого металла. Наружная часть электрода, соединяющегося с резьбой цоколя, сделана из медного провода и играет роль предохранителя. Работает предохранитель следующим образом.

В случае перегорания и разрыва спирали, имеющей высокую температуру, в месте разрыва возникает электрическая дуга. В момент зажигания дуги ток потребляемый лампой, возрастает и спираль расплавляется. Капли расплавленного вольфрама легко могут повредить колбу, а очутившись наружи способны вызвать пожар.

Благодаря наличию предохранителя этого не происходит, так как он перегорает в момент возрастания тока, разрывая цепь питания.

Цоколь лампочки накаливания общего назначения представляет собой цилиндр из металлического сплава с резьбой, служащий для вкручивания в патрон светильника и обеспечивающий электрический контакт с цепями питания. Наибольшее распространение получили цоколи трёх типоразмеров — Е14, Е27 и Е40.

Цифры в обозначениях указывают на наружный диаметр резьбовой части.

Цоколем Е14 оснащаются так называемые лампочки типа «миньон», использующиеся в бытовых декоративных светильниках и люстрах. Е27 — самый распространённый вид цоколя под стандартные патроны бытовых и производственных светильников.

Цоколем Е40 комплектуются лампочки накаливания повышенной мощности, предназначенные для промышленных и уличных осветительных приборов.

Каждый источник света, в зависимости от принципа его действия, обладает определённым спектральным составом светового потока. Для оценки спектральных характеристик световых источников пользуются таким параметром, как цветовая температура.

За основу оценочных градаций принято излучение абсолютно чёрного тела, длина волны которого функционально связана с температурой нагрева тела. Цветовую температуру выражают в кельвинах, при этом её значение численно равно температуре нагрева абсолютно чёрного тела, при которой оно создаёт излучение соответствующей длины волны.

В соответствии с данной системой оценок, цветовая температура лампочек накаливания имеет следующее значение:

• лампочка 40 Вт — 2200 К;
• лампочка 60 Вт — 2680 К;
• лампочка 100 Вт с вакуумной колбой — 2800 К.

Для сравнения можно привести значения цветовых температур таких источников, как стеариновая свеча — 1500–2000 К, солнце в полдень — 5000 К.

Более низкое значение цветовой температуры соответствует тёплым тонам с преобладанием жёлтого оттенка, высокой температурой обладают источники холодного свечения с оттенками голубизны.

Вероятно, в значении цветовой температуры заключена одна из причин того, что «лампочка Ильича» до сих пор не может окончательно покинуть наши жилища и рабочие места.

Дело в том, что альтернативные источники света, появившиеся в последние годы (светодиодные и уже исчезающие газоразрядные приборы) обладают довольно неприятным холодным свечением.

По большому счёту ситуацию пока не спасают различные люминофоры, придающие их свету более тёплые цветовые оттенки.

Вторая причина видимо в цене — светодиодные источники света стоят практически на порядок дороже лампочек накаливания, и что самое обидное — заявленный производителем срок их службы далеко не всегда соответствует реальному.

Этот аргумент может перевесить даже потрясающую экономичность этих источников. Добиться же некоторой экономии, имея лампы накаливания, поможет только регулятор освещения.

Ну и последний фактор носит психологический характер. Переход на источники света, дороже традиционных в десять раз, и которые почти во столько же раз меньше потребляют электроэнергии, можно рассматривать как мини инвестицию.

Ведь затратив единовременно определённые средства на покупку светодиодных источников освещения, и заменив ими лампочки накаливания, мы начинает экономить на электроэнергии.

То есть, вложенные средства постепенно возвращаются к нам, и после полной окупаемости вложенных денег мы начинаем получать чистую прибыль в виде разницы в счетах на электричество. Видимо, не все наши соотечественники способны мыслить категориями бизнесменов.

КПД ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ

Один из вариантов оценки эффективности источника света является их световой коэффициент полезного действия. Этот показатель определяет, какая часть подведённой к осветительному прибору электрической энергии преобразуется собственно в световой поток.

Для наглядного сравнения приведём данные по КПД ламп различного вида:

• лампы накаливания — 4%;
• люминесцентные лампы — 10%;
• светодиодная лампа — 40%.

Таким образом, более 95% электроэнергии, потребляемой лампой накаливания, просто греет окружающий воздух.

Другой способ оценки энергоэффективности ламп заключается в сравнении световых потоков, создаваемых единицей затраченной мощности. Практически, это то же самое что и сравнение КПД, только подход осуществлён с другой стороны.

© 2012-2023 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Лампы накаливания | Philips

Лампы накаливания | Филипс

Теперь вы посещаете наш глобальный веб-сайт профессионального освещения. Посетите местный веб-сайт, переход на сайт США

Вы находитесь на веб-сайте освещения Philips. Для вас доступна локализованная версия.

Дом

Каталог товаров

Обычные лампы и трубки

Лампы накаливания

Предложения

Откройте для себя различные формы и цвета ламп накаливания от Philips. Наши лампы накаливания представляют собой электрический свет с проволочной нитью накала для излучения света. Лампы накаливания обычно используются для бытового и коммерческого освещения, например, фонарики, автомобильные фары и настольные лампы.

Назад к Обычные лампы и трубки

Сортировать по:

По умолчаниюA-ZZ-ANСамый новый

Вид

Сетка

Список

Показать категории продуктов

• Стандарт (T/A/E-форма)
• Свеча (В-образная)
• Блеск (P-образный)
• Глобус (G-образный)
• Трубчатый (Т-образный)
• GLS специальностей
• Бытовая техника
• Отражатель (NR/R/PAR/E/A/P/PC-форма)

минимальная цена

максимальная цена

{{/каждый}}

{{/if_checkFilterType}} {{#if_checkFilterType displayType «флажок»}}

{{displayName}}

{{#каждый ключ фильтра}}

{{this. displayName}}

{{/каждый}}

b2b-li.d77v2-фильтры-развернуть

b2b-li.d77v2-фильтры-свернуть

Очистить все

{{/if_checkFilterType}}

Закрыть Показать фильтры

Показать больше фильтров

Показать меньше фильтров

b2b-li.d77v2-вверх

{{#if isRangeChild}} {{имя}} {{еще}} {{имя}} диапазон {{/если}} {{#if customPagePath}}Подробнее о {{name}}{{/if}}

Содержит {{totalClusters}} {{#if_compare 1 totalClusters }}семейства{{else}}семейства{{/if_compare}}

Показать семьи

Скрыть семьи

Выбранные критерии фильтрации не дали результатов. Пожалуйста, настройте фильтры.

{{/если}}

{{#if valueLadder}}

{{valueLadder.label}}

{{/если}}

{{имя}} {{totalProducts}} {{#if_compare 1 totalProducts }} продукты {{еще}} продукт {{/if_compare}} {{#если вау}} {{ух ты}} {{/если}}

{{#if downloadLeaflet}} Скачать брошюру {{еще}} Просмотреть загрузки {{/если}}

Показать категории товаров

• Стандарт (T/A/E-форма)
• Свеча (В-образная)
• Блеск (P-образный)
• Глобус (G-образный)
• Трубчатый (Т-образный)
• GLS специальностей
• Бытовая техника
• Отражатель (NR/R/PAR/E/A/P/PC-форма)

Сбросить все фильтры

Сортировать по:

По умолчаниюA-ZZ-ANСамый новый

Вид

Сетка

Список

Выбранные критерии фильтрации не дали результатов. Пожалуйста, настройте фильтры.

Очистить все

Скрывать

• Проверьте продукт, чтобы добавить

   

• Проверьте продукт, чтобы добавить

   

• Проверьте продукт, чтобы добавить

   

Отметьте продукт, чтобы добавить

Не можете найти то, что ищете?


Возможно, одна из этих ссылок может помочь

Свяжитесь с нами   

Поиск дистрибьютора или партнера   

©2018-2023 Сигнихай Холдинг. Все права защищены.

Безопасное зажигание миниатюрных ламп накаливания с использованием LTC2874

к Кевин Реннер

Введение

Лампы накаливания, описываемые как «обогреватели, излучающие мало света» ^[1] , являются мишенью правительств во всем мире из-за присущей им неэффективности. Лампы с более высокой мощностью могут быть обречены из-за меняющихся стандартов эффективности, но их миниатюрные собратья могут по-прежнему иметь блестящее будущее в промышленных условиях, таких как системы программируемого логического контроллера (ПЛК) на 24 В.

Включение лампы накаливания 24 В пост. тока — нетривиальная задача для драйвера микросхемы. Обычные вольфрамовые нити в холодном состоянии обладают примерно в 15 раз большей проводимостью, чем в горячем состоянии. Следовательно, при зажигании лампы драйвер должен справиться с состоянием, близким к короткому замыканию, без перегрева.

LTC2874 может безопасно работать с восемью лампами. Вот как.

 

 

<img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b1.jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 1’>

Не только для IO-Link

LTC2874 — это Quad IO-Link Master интерфейс питания и сигнализации для устройств, подключенных кабелями длиной до 20 м. Работая от 8 В до 30 В, каждый выходной сигнал драйвера CQ генерирует или потребляет 100 мА. Этого достаточно, чтобы зажечь миниатюрные лампочки мощностью 1 Вт (тип. 40 мА) или лампочки мощностью 2 Вт (тип. 80 или 85 мА), которые иногда используются в системах с напряжением 24 В постоянного тока.

Каждый из четырех выходов CQ может управлять лампой, дополнительно поддерживая IO-Link при подключении к смарт-устройству. Четыре выхода источника питания L+ с горячей заменой также могут работать, каждый из которых выдает ток до предела, установленного чувствительным резистором. Это означает, что один LTC2874 может работать с восемью лампами накаливания!

Зажигание лампочки 28 В 1 Вт с помощью драйвера CQ

Выходы драйвера CQ LTC2874 (как и их аналоги с выходом источника питания L+) защищены автоматическими выключателями перегрузки по току и схемами автоматического повторного запуска с малым рабочим циклом, которые защищают от перегрева в случае неисправности или больших нагрузок. Как показано ниже, каждый вывод CQ легко зажигает лампочку мощностью 1 Вт, используя эти встроенные функции. В то время как нить накала потребляет большой пусковой ток по мере нагрева, драйвер включается и выключается. Даже при рабочем цикле <1% лампа включается после нескольких импульсов.

 

 

&amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b2.jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 2’&amp;amp;gt;

Соответствующие настройки битов регистра SPI:

 

 

&amp;amp;lt;img src=’https://www. analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b3.jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 3’&amp;amp;gt;

Зажигание лампы накаливания 24 В 2 Вт с помощью драйвера CQ

Лампы большего размера с еще меньшим сопротивлением нити накала в холодном состоянии не нагреваются при импульсном включении с низким рабочим циклом, определяемым функцией автоматического повтора LTC2874. Однако LTC2874 может их зажечь, если микроконтроллер (через интерфейс SPI) задаст более быстрый интервал выключения импульсов при включении.

 

 

&lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps-using-ltc2874 /2874b5.jpg?w=435 ‘ alt=’LTC2874 Blog 5’&gt;

Вот как это работает. Драйвер CQ включается и ограничивает ток до 160 мА TYP. Через 0,48 мс в состоянии перегрузки по току вывод /IRQ подает сигнал, и драйвер отключается. Отвечая на запрос прерывания, микроконтроллер выжидает интервал охлаждения TOFF, а затем очищает регистр 0 × 4, что снова позволяет драйверу начать новый импульс. Этот повторяющийся цикл изменяет выходной сигнал с рабочим циклом 0,48 мс/(0,48 мс + TOFF).

Во избежание чрезмерного нагрева микросхемы разумны две меры предосторожности:

1. Избегайте использования рабочего цикла выше 5–10 %.
2. Ограничьте общую продолжительность пульсации, возможно, до 1 секунды. Если контакт /IRQ к тому времени перестал сигнализировать, лампочка успешно зажглась. Если вывод /IRQ по-прежнему сигнализирует, мы должны принять меры против возможности жесткого короткого замыкания. Пришло время отключить драйвер и объявить неисправность.

Соответствующие настройки битов регистра SPI:

 

 

&amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b4. jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 4’&amp;amp;gt;

Объединение контактов CQ

Чтобы увеличить гарантированный ток, расставьте точки на выводах CQ в любой комбинации. Просто не забудьте также объединить соответствующие входы драйвера (контакты TXD1-4) и элементы управления (контакты TXEN1-4 или биты регистра DVREN1-4).

 

 

&amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b6.jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 6’&amp;amp;gt;

Следующий пример кривой для лампы накаливания 2 Вт показывает, как более быстрый интервал импульсов и точечные выходы ускоряют время включения.

 

 

&amp;amp;lt;img src=’https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b7. jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 7’&amp;amp;gt;

Используя этот подход, три или четыре контакта CQ с точками могут работать с лампами даже большего размера.

Использование выходов L+ с горячей заменой

Выходы источника питания L+ могут управлять лампами аналогичным образом, либо с использованием режима автоматического повторного запуска, либо импульсного режима, синхронизированного с микроконтроллером. В этом приложении эти выходы добавляют гибкости (пределы тока устанавливаются резисторами, а время включения и выключения импульсов программируется) и ограничений (работа осуществляется только через интерфейс SPI).

Для этих выходов внешний МОП-транзистор с возможностью горячей замены не должен перегреваться. При определении рабочего цикла помните о безопасной рабочей зоне (SOA) этого устройства.

Соответствующие настройки битов регистра SPI:

 

 

&amp;amp;lt;img src=’https://www. analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/safely-light-miniature-incandescent-lamps -using-ltc2874/2874b8.jpg?la=en&w=435′ alt=’LTC2874 Blog 8’&amp;amp;gt;

Другое устройство для ламп

LT3669/LT3669-2 также может включать лампы накаливания. Эти компоненты с двумя драйверами имеют встроенную импульсную схему, которая автоматически управляет рабочим циклом при превышении предела выходного тока.

Заключение

LTC2874 может безопасно управлять миниатюрными лампами накаливания. Для приложений 24 В постоянного тока выводы драйвера CQ могут работать с лампами мощностью 1 Вт, используя встроенную функцию импульсного автоматического повтора, лампы мощностью 2 Вт, используя микроконтроллер для управления рабочим циклом, и несколько больших размеров при объединении выходов. Выходы L+ Hot Swap также могут включать лампы накаливания, что делает возможным управление восьмеричной лампой с микроконтроллером.

Рекомендации

^[1] Рахим, Сакиб.