Энергосберегающие лампы. Принцип работы, устройство и ремонт своими руками

Энергосберегающие лампы. Принцип работы, устройство и ремонт своими руками

 По принципу работы энергосберегающия лампа (ЭСЛ) аналогична светильнику с обычной люминисцентной лампой. Как и светильник сберегающая лампа состоит из пускорегулирующего устройства и люминисцентной лампы (колбы). Основное отличие ЭСЛ от обычной люминисцентной лампы в том, что ЭСЛ имеет встроенное электронное пускорегулирующее устройство.

 Колба по форме может быть различной формы (U-образной, спиральной и т.п.). Стенки колбы покрыты изнутри люминофором, а на концах трубки запаяны две спирали. Раскаляясь, спирали обеспечивают эмиссию электронов на их поверхности. Под действием высокого напряжения, приложенного между спиралями, в колбе возникает тлеющий разряд в парах ртути. При этом атомы ртути излучают ультрафиолетовое излучение. Под действием УФ люминофор на стенках колбы излучает видимый свет (люминисценция).

Цвет свечения лампы зависит от химического состава люминофора.

 Далее будет рассмотрен пример ремонта лампы фирмы Uniel, которая изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Энергосберегающая лампа Uniel (32 Вт).

 В большинстве случаев для вскрытия корпуса необходимо аккуратно подковырнуть отверткой или ножом место стыковки двух частей корпуса, при этом стараясь не повредить плату и колбу. После вскрытия следует отмотать оголенные медные провода колбы от штырьков на плате. После чего можно измерить сопротивление спиралей, которое должно быть примерно 8-10 Ом в холодном состоянии. Если одна из спиралей оборвана, следует заменить колбу. Если другой колбы нет, то можно закоротить между собой штырьки на плате, к которым присоединялась данная спираль. Если нарушена герметичность колбы, то ремонту она не подлежит. Если спирали целы, то причина неисправности скорее всего в плате пускорегулирующего устройства. Плату можно взять от другой лампы, а можно попытаться отремонтировать.

 Схема 32-Ваттной лампы Uniel ESL-S12-32 срисована с платы и представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема энергосберегающей лампы Uniel

 Схема работает по принципу автогенератора. Положительная обратная связь организована трансформатором (на плате он не обозначен) на ферритовом кольце с тремя «цветными» обмотками. Генератор работает на резонансной частоте контура, образованного конденсаторами С4, C5, и индуктивностями резонансного дросселя и трансформатора обратной связи. Ток в этом контуре поддерживает накал спиралей, а напряжение, снимаемое с конденсатора C5 поддерживает тлеющий разряд в лампе.

 По такому принципу работает большинство ЭСЛ и схемы их плат похожи между собой. В зависимости от мощности лампы, варьируются номиналы элементов и размеры плат. В лампах меньшей мощности могут отсутствовать некоторые защитные цепочки. На рисунке 3 изображена плата электронного пускорегулирующего устройства ЭСЛ.

Рисунок 3 — Плата энергосберегающей лампы Uniel

 На практике наиболее частыми неисправностями являются пробои транзисторов К1/К2. При этом перегорает предохранитель, обрываются резисторы R5/R6, и иногда обрываются резисторы в цепях баз R3/R4. Часто встречаются вздутые электролиты C2, при этом лампа может работать, но с мерцанием и светиться немного тусклее. Если при запуске слышен писк или звон и лампа не горит, дело может быть в обрыве одной из управляющих обмоток трансформатора ОС, либо одного из резисторов в базах. При пробоях ключей возможно, что будет пробит динистор DB3, генерации при этом не будет.

 Ремонт платы обычно заключается в следующем:

• при пробое одного или двух транзисторов, заменить оба на аналогичные;
• при обрывах резисторов R5/R6, заменить на аналогичные, либо заменить перемычками;
• в случае обрывов резисторов R3/R4 в базах, заменить на резисторы тех же номиналов;
• предохранитель заменить на аналогичный;
• если вздут электролит C2, заменить на аналогичный, рассчитанный на напряжение 400В;
• если пробит динистор DB3, следует заменить его на соответствующий.

 Не смотря на то, что рассмотрена одна лампа, методика ремонта применима к большинству энергосберегающих ламп (если, конечно, они не светодиодные), так как принцип работы у них одинаковый.

 На момент написания статьи, все лампы (около 8 шт.) рассмотренного типа после ремонта работают более года без замечаний.

 

Источник: whitearc.ru

Ремонт энергосберегающих ламп своими руками

Все больше и больше лампы накаливания вытесняются энергосберегающими лампами. Причиной тому не только их экономичность, но и запрет на производство обычных ламп, в перспективе ведущий к полному его прекращению.

Светодиодные лампы не всем по карману, поэтому компактные люминесцентные лампы (сокращенно – КЛЛ), прочно заняли свой ценовой диапазон. Однако и в нем цены разные. Разные и производители КЛЛ: одни, сохраняя репутацию, заботятся о качестве и долговечности выпускаемой продукции, другие – стараются максимально удешевить производство. Преимущество последних перед покупателями очевидно: многие не спешат переплачивать за лампочку известной фирмы, предпочитая попробовать сэкономить по максимуму: купить подешевле, а потом еще и долго пожинать плоды малого потребления электроэнергии.

Но обычно так не получается. Дешевые лампы часто не отрабатывают положенного срока, выходя из строя раньше времени.

Другим фактором, влияющим на скорость поломки КЛЛ, является несоблюдение правил эксплуатации. Энергосберегающие лампы не терпят частых включений и отключений, плохо переносят работу в герметичных светильниках и во влажных помещениях.

И, наконец, и у раскрученных брендов случаются промашки с качеством. Даже дорогие лампы известных фирм не застрахованы от выхода из строя.

Что делать, если вышла из строя энергосберегающая лампа, так и не успев помочь сэкономить электроэнергию? Можно купить новую, гадая, проживет ли она заявленные производителем тысячи часов. А можно попробовать научиться выполнять ремонт энергосберегающих ламп своими руками. Особенно, если вы владеете паяльником и имеете хотя бы элементарные познания в электронике. Если получится, то подобные выкрутасы судьбы в дальнейшем вам будут не страшны.

Принцип работы энергосберегающей лампы

Конструкция и принцип работы КЛЛ ничем не отличается от обычной люминесцентной, за исключением того, что для запуска и поддержания ее режима используется полупроводниковая схема управления.

Колба КЛЛ сложена в пространстве несколько раз, чтобы уменьшить габариты изделия. По краям ее из стекла выведены электроды нитей накала, по два с каждой стороны. Через нити накала схема управления при запуске пропускает ток, разогревающий нити. Из них выделяются носители заряда – электроны, подготавливая почву для возникновения разряда.

На втором этапе схема управления разрывает цепи накала и формирует на концах лампы импульс высокого напряжения. Газ в лампе ионизируется, в нем возникает разряд, выделяющий излучение в ультрафиолетовом спектре. Попадая на покрытые люминофором стенки трубки, ультрафиолет заставляет люминофор светиться в видимом спектре излучения.

Проверка и ремонт цепей накала

Наиболее часто встречающаяся причина выхода из строя КЛЛ – перегорание одной из нитей накала. Косвенным, но не однозначным признаком его является почернение изнутри стекла возле перегоревшей спирали.

Лампу с одной перегоревшей нитью можно отремонтировать, исключив из схемы неисправный элемент. При этом лампа будет немного хуже запускаться и тусклее светить. Связано это с тем, что в момент запуска электроны окажутся только с одной стороны колбы, и ток через ее пространство пойдет импульсами. Лампа станет аналогом вакуумного диода. При возникновении разряда за счет появления в трубке положительно заряженных ионов ситуация немного выправится, но не до конца.

Лампочку с двумя перегоревшими нитями отремонтировать невозможно, так как носители зарядов будут полностью отсутствовать, и запуска не произойдет. Такая лампа годится только на запчасти, ее плату со схемой управления нужно сохранить для ремонта других КЛЛ.

Неисправную лампу нужно разобрать, рассоединив ее корпус, состоящий из двух половинок. К одной из них крепится цоколь, к другой – трубка. Между ними помещена плата со схемой управления. Аккуратно вставляя плоскую отвертку в паз и действуя ей, как рычагом, рассоединяем половинки, держащиеся друг за друга защелками. Главное – не сломать корпус.

Сразу же после разборки рекомендуется осмотреть печатную плату на отсутствие обрывов, выгорания дорожек. Также обратите внимание на качество пайки – нередко лампа не работает из-за потери контакта вследствие некачественного припаивания деталей к плате.

Находим на плате места подсоединения выводов лампы, по два с каждой стороны трубки, отпаиваем их и прозваниваем мультиметром на целостность. Сопротивление исправной нити накала КЛЛ – порядка 10 Ом.

Если обнаружена неисправная нить, ее шунтируют резистором с сопротивлением 10 Ом и мощностью 1 Вт.

Проверка предохранителя или ограничительного резистора

Питание схемы управления осуществляется через предохранитель, находящийся между одним из выводов цоколя и платой. Он защищает сеть от коротких замыканий в лампе. Иногда его функции перекладывают на ограничительный резистор, находящийся в том же районе. Основная его задача: при подаче напряжения на лампу ограничить ток заряда конденсатора фильтра питания. Поскольку его сопротивление не превышает 10 Ом, то при правильно подобранной мощности и конструкции при коротком замыкании этот резистор сгорит.

Исправность этих элементов проверяется в первую очередь измерением их сопротивления мультиметром. Но, если они неисправны, простая замена на работоспособные не поможет. Скорее всего, их выход из строя вызван еще одной неисправностью, которую еще предстоит найти.
[ads-pc-1][ads-mob-1]

Проверка выпрямительных диодов

Назначение четырех диодов на плате управления – преобразование переменного тока сети в постоянный. Это необходимо, так как электронные компоненты не работают на переменном токе. Диоды включены по мостовой схеме выпрямления.

Для правильной проверки диодов один из выводов каждого из них нужно выпаять из платы. Затем измеряется их сопротивление в прямом и обратном направлении, меняя полярность подключения выводов мультиметра. При одной полярности сопротивление будет порядка сотен Ом, а при ее изменении прибор покажет обрыв. Для измерения сопротивления в обратном направлении нужно использовать самый большой предел на мультиметре. Если он покажет любую величину, отличную т бесконечности – диод подлежит замене. То же самое – если в прямом направлении сопротивление будет равно нулю или очень велико.

Менять диоды можно на точно такие же или любые другие, подходящие по характеристикам: максимальному прямому току и максимальному обратному напряжению. Их значения можно узнать из справочников или интернета.

Проверка электролитического конденсатора фильтра

Эту деталь узнать нетрудно. На плате есть только один электролитический конденсатор, к тому же еще и рассчитанный на напряжение 400 В. Его назначение – сглаживание пульсаций напряжения после выпрямительных диодов. Кстати, недостаточная емкость этого конденсатора приводит к появлению пульсирующего свечения лампы, порой не заметного глазом. Тем не менее, эти пульсации оказывают негативное влияние на зрение и состояние организма в целом.

Конденсатор включается параллельно выпрямленному напряжению, а для большего уменьшения коэффициента пульсаций последовательно с нагрузкой диодов подключается небольшой дроссель. Вместе с конденсатором они образуют LC-фильтр, справляющийся с пульсациями более эффективно.

Проверка дросселя заключается в измерении его сопротивления. Оно не регламентируется, но в любом случае мультиметр не должен показывать обрыв.

Проверка конденсатора также заключается в измерении его сопротивления, но он должен быть предварительно разряжен, для чего его выводы нужно кратковременно замкнуть накоротко. Затем к нему подключают мультиметр, установленный на самый большой предел измерения сопротивлений. Подключение производится в соответствии с полярностью, нанесенной на корпусе конденсатора. В первый момент времени должен наблюдаться скачок сопротивления до значения, близкого к нулю, затем показания будут плавно увеличиваться, пока прибор не покажет бесконечность. Это от внутреннего источника постоянного тока мультиметра заряжается конденсатор. Если такой картины не наблюдается, а прибор всегда показывает обрыв или любую, не изменяющуюся величину сопротивления – элемент неисправен.

Самой лучшей проверкой исправности конденсатора является его замена исправным. Дело в том, что таким способом нельзя измерить емкость элемента, а также выяснить, как он поведет себя при рабочем напряжении. Напряжение батарейки мультиметра всего 1,5 В, а амплитудное значение на конденсаторе – 310 В.

При появлении вздутия корпуса конденсатора или его повреждении проверка не потребуется – деталь однозначно нужно поменять.

Проверка оставшихся элементов схемы

Выше перечислены наиболее часто встречающиеся неисправности. Если вы их не обнаружили, проверку продолжают, проверяя исправность оставшихся на плате деталей. Вот несколько советов:

• Сопротивление динистора в обоих направлениях должно быть равно бесконечности.
• Транзисторы проверяются, как два диода, с общей точкой на его базе.
• Номиналы резисторов проверяются путем измерения их сопротивления мультиметром.
• Измеренное сопротивление оставшихся конденсаторов должно равняться бесконечности.
• Лучший способ проверить любой конденсатор или транзистор – заменить на такой же или аналог.
• Интегральные микросхемы проверяются только заменой, но после того, как есть уверенность в исправности всей остальной электроники.

 

Ремонт и схемотехника энергосберегающих ламп. — 6 Июня 2012 — РАДИО

Ремонт и схемотехника энергосберегающих ламп.

 

Энергосберегающие лампы, или компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), можно условно разделить на две части:
1) — сама люминесцентная лампа
2) — электронный пуско-регулирующий аппарат (ЭПРА, электронный балласт), встроенный в цоколь лампы.

Рассмотрим поближе, что там есть в электронном балласте:

— Диоды — 6 шт. Высоковольтные (220 Вольт) обычно маломощные (не больше 0,5 Ампер).
— Дроссель. (убирает помехи по сети).
— Транзисторы средней мощности (обычно MJE13003).
— Высоковольтный электролит. (как правило 4,7 мкФ на 400 вольт).
— Обычные конденсаторы на разной емкости, но все на 250 вольт.
— Два высокочастотных трансформатора.
— Несколько резисторов.

Разберём работу энергосберегающей лампы на примере наиболее распространённой схемы

(лампа мощностью 11Вт).

Схема состоит из цепей питания, которые включают помехо-защищающий дроссель L2, предохранитель F1, диодный мост, состоящий из четырёх диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Схема запуска состоит из элементов D1, C2, R6 и динистора. D2, D3, R1 и R3 выполняют защитные функции. Иногда эти диоды не устанавливают в целях экономии.

При включении лампы, R6, C2 и динистор формируют импульс, подающийся на базу транзистора Q2, приводящий к его открытию. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D1. После каждого открытия транзистора Q2, конденсатор C2 разряжен. Это предотвращает повторное открытие динистора.Транзисторы возбуждают трансформатор TR1, который состоит из ферритового колечка с тремя обмотками в несколько витков. На нити поступает напряжение через конденсатор C3 с повышающего резонансного контура L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается на резонансной частоте,определяемой конденсатором C3, потому что его ёмкость намного меньше,чем ёмкость C6. В этот момент напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Во время запуска пиковые значения токов превышают нормальные в 3-5 раз, поэтому если колба лампы повреждена, существует риск повреждения транзисторов.

Когда газ в трубке ионизирован, C3 практически шунтируется, благодаря чему частота понижается и генератор управляется только конденсатором C6и генерирует меньшее напряжение, но, тем не менее, достаточное для поддержания свечения лампы.

Когда лампа зажглась, первый транзистор открывается, что приводит к насыщению сердечника TR1. Обратная связь на базу приводит к закрытию транзистора. Затем открывается второй транзистор, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой TR1 и процесс повторяется.
 

Неисправности энергосберегающих ламп

Наиболее частые причины поломки энергосберегающих ламп — обрыв нити накала или выход из строя ЭПРА. Как правило, причиной выхода из строя последнего бывает пробой резонансного конденсатора или транзисторов. Конденсатор C3, часто выходит из строя в лампах, в которых используются дешёвые компоненты, рассчитанные на низкое напряжение. Когда лампа перестаёт зажигаться, появляется риск выхода из строя транзисторов Q1 и Q2 и вследствие этого — R1, R2, R3 и R5. При запуске лампы генератор оказывается,перегружен и транзисторы не выдерживают перегрева. Если колба лампы выходит из строя, электроника обычно тоже ломается, в основном перегорают силовые транзисторы. Если колба уже старая, одна из спиралей может перегореть и лампа перестанет работать.

Электроника в таких случаях, как правило, остаётся целой.
Чаще всего лампы перегорают в момент включения.

 

Как правило лампа собрана на защелках.

 

Необходимо её разобрать:

 

Отключаем колбу:

Проверяем Омметром нити накала колбы.

 

Ремонт лампы.

Если перегорела хотя бы одна из спиралей, колбу выбрасываем, если нет, то она рабочая, и не работает схема.

В некоторых случаях, можно восстановить работоспособность лампы со сгоревшей спиралью, замкнув её.Как вариант — замкнуть резистором на 8-10 Oм большой мощности и убрать шунтирующий данную спираль диод, если таковой имеется. Если перегорает предохранитель(иногда он бывает в виде резистора), что обычно случается при пробое конденсатора C3, вероятно неисправными оказываются транзисторы Q1, Q2,как правило, используются транзисторы MJE13003 и резисторы R1, R2, R3,R5. Вместо перегоревшего предохранителя можно установить резистор на несколько Ом.

 

Перед сборкой в цоколе лампы необходимо просверлить вентиляционные отверстия, чтобы сделать температурный режим работы более мягким. Ряд отверстий вокруг места крепления трубки лампы служит для отвода тепла от самой трубки. Ряд отверстий ближе к металлической части цоколя служит для отвода тепла от компонентов балласта. Так-же можно сделать ещё один ряд отверстий — посередине, большего диаметра.

Данная модернизация энергосберегающей лампы поможет существенно продлить срок её службы. Не стоит устанавливать модернизированную лампу в места повышенной влажности (например, ванную комнату).

Наиболее благоприятные условия для работы энергосберегающих лампочек — в открытом виде, либо — широком плафоне или плафоне с вентиляцией, цоколем вверх.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

Ниже предоставлены популярные схемы экономичных ламп дневного света, все они сделаны по одному принципу и, как правило, очень похожи.

 

Схема энергосберегающей лампы Osram

Схема энергосберегающей лампы Philips

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможная схема включения ламп PHILLIPS

Источник:
https://www.pavouk.org/hw/lamp/en_index.html

Типичные неисправности светодиодных светильников

Содержание:

Газоразрядные ИС и лампы накаливания не подлежат ремонту. Совсем иное дело — светодиодные светильники, практически все виды неисправностей которых может диагностировать и устранить квалифицированный специалист – электротехник.

Основные компоненты LED лампы

Чтобы ориентироваться в терминологии и представлять себе поле деятельности, необходимо понимать конструкцию и функцию главных узлов светодиодного светильника (или лампочки):

1. Светодиод — излучающий диод, закрепленный на алюминиевой пластине. Может иметь собственную оптику в виде линзы.
2. Цоколь/разъем/сокет — контактное соединение лампы. Выполняется в виде резьбового цилиндра или штырькового (пинового) контакта.
3. Радиатор — служит для передачи тепла от излучающего диода в окружающее пространство. Для эффективной процесса контакт между радиаторной пластиной и излучающим диодом выполняется через термопасту.
4. Драйвер (блок питания/БП) — устройство, преобразующее переменный ток сети напряжением 220 В в постоянный ток никого вольтажа. БП питает энергией источник света и автоматически регулирует параметры, компенсируя их колебания и обеспечивая стабильную работу светильника. Самые простые драйверы реализованы с помощью резистора или конденсатора. Более совершенные блоки имеют в своем составе трансформатор и управляющий чип. БП может быть как наружным, так и внутренним (располагаться в цоколе лампы).
5. Диффузор, рассеиватель — обычно плафон или абажур, служащий для более равномерного распределения светового потока, а также изменения угла рассеивания.

Рис. 1. Компоненты светодиодной лампочки с полимерной колбой

Большинство отказов LED светотехники связано с неисправностями драйвера и/или самих диодов. В свою очередь, причиной этих неисправностей может быть недостаточный отвод тепла через радиатор.

Неисправности излучающих диодов

В большинстве современных LED лампочек используются SMD светодиоды, подключенные в цепь последовательно. Поэтому при выходе из строя одного диода цепь размыкается, и устройство перестает работать. Обычно перегорает один элемент из всей сборки. Одновременный отказ двух или трех — большая редкость.

К сожалению, большинство LED светотехники, представленной на рынке РФ, не «доживает» до конца заявленного ресурса. Мы почему-то уже привыкли к тому, что продавцы говорят про 10 лет, но гарантию дают максимум на 2 — 3 года.

К счастью, в последнее время российские производители начинают теснить дистрибьюторов китайского ширпотреба. Так «Интера Лайтинг» установила новый стандарт в отрасли, гарантируя своим клиентам 5-летний срок службы всей светотехники на базе диодов.

Рис. 2. Последовательная цепь из светодиодов

Диагностика

Причины преждевременной деструкции диодов:

• Деталь была некондиционной.
• Низкое качество монтажа (пайки).
• Проблемы со стабилизацией напряжения.
• Ошибки в проектировании схемы, радиатора, либо намеренное (маркетинговое) завышение параметров для демонстрации повышенной светоотдачи (Лм/Вт).

Но какой бы ни была причина повреждения, перегоревшую постгарантийную лампочку в ряде случаев можно вернуть к жизни. Сначала, разумеется, устройство необходимо разобрать. Диффузор аккуратно отделяется с помощью острого ножа или тонкой отвертки (речь идет о полимерных колбах, стеклянные не подлежат демонтажу в домашних условиях).

Под диффузором находится пластина/плата/матрица с излучающими диодами. Обычно поврежденную деталь можно найти без инструментальной диагностики — просто по внешнему виду. Это могут быть темные точки, пятна, другие следы горения или перегрева. Если визуально не получается определить отказавший элемент, в ход идет тестер-мультиметр. В большинстве современных мультиметров предусмотрена выделенная функция проверки диодов.

Рис. 3. Визуальная диагностика «пробитого» светодиода

Проверка светодиода мультиметром:

1. Красный зонд подсоединяем к аноду диода, а черный — к катоду.
2. Если элемент исправен, он начнет светиться. При перестановке зондов местами на дисплее появится цифра «1».
3. Сгоревший диод не светится при любом положении зондов.

Рис. 4. Тестирование диода мультиметром

Замена светодиода

После обнаружения сгоревшего компонента его необходимо заменить. Мы должны распаять его и припаять новый. Следует учитывать, что перегрев может повредить полупроводник. Как правило, рекомендации по пайке приводятся в паспорте на диод. Например, для SMD 5730, часто используемого в серийных лампочках с резьбовым цоколем, температура не должна превышать 260 ° C (максимум — поддерживаться не более 2 с).

Перед заменой диода рекомендуется снять радиаторный блок и распаять контакты БП. Затем следует закрепить пластину (LED матрицу) на держателе. Это позволит высвободить руки.

Далее следует нагреть плату с помощью горячего воздуха (подойдет бытовой фен). Чтобы не перегревать исправные светодиоды, температура не должна быть слишком высокой: не более 100 — 150 ° С.

Для удаления сгоревшего диода с пластины предпочтительно использовать термический зажим, который позволяет нагревать оба контакта одновременно. За неимением последнего можно применить самодельный гаджет — отрезок медной проволоки, намотанный на жало паяльника.

Рис. 5. Синхронный нагрев двух контактов самодельным приспособлением

Тип светодиодов указывается на плате. После демонтажа детали заменяем ее на аналог. Разумеется, важно строго соблюдать полярность.

Установка моста

Если количество излучающих диодов на матрице не менее 7 -8 шт., допустимо вместо замены сгоревшей детали устанавливать перемычку (мост). Отсутствие одного диода не повлияет существенно на условия работы остальных. Однако, этот метод ремонта подходит только для тех ламп, в которых используются качественные стабилизирующие драйверы. Тогда сила тока на полупроводниках не будет превышена выше рекомендуемого предела — а значит, срок службы лампочки не сократится.

Рис. 6. Установка моста взамен перегоревшего элемента

Вроде бы все просто, но уровень рядового пользователя бесконечно далек от демонстрируемого в этих методиках работы. А как насчет нормальной гарантии? Не всегда торговая точка принимает гарантийные рекламации на светодиодные лампочки. Достаточно продавцу найти малейшее механическое повреждение на корпусе — и он уже может отказать в возмещении ущерба. В «Интера Лайтинг» принципиально производят обмен любой LED лампы собственного производства, если она вышла из строя раньше, чем через 5 лет.

Проблемы с драйверами

Если диагностика лампочки, переставшей работать, не выявляет сгоревших диодов и разрушенных контактов, проблема заключается в работе блока питания. Впрочем, если речь идет не о лампочке, а о светильнике с интегрированной LED матрицей, проверку следует начинать сразу с замера выходного напряжения на драйвере. О неисправности этого блока также свидетельствуют:

• Мерцание (мигание с частотой 1 – 40 Гц).
• Гудение, жужжание или шум иного рода.

В LED лампочке хорошего качества БП на компактной плате расположен в цоколе. Каждый производитель разрабатывает собственные схемы драйверов, поэтому нет подробных общих рекомендаций по ремонту.

Рис. 7. Две из сотен возможных схем драйверов

Можно лишь посоветовать придерживать таких направлений проверки и ремонта:

1. Диагностика обратного сопротивления транзисторов.
2. Контроль емкости конденсаторов.
3. Если есть управляющий чип/контроллер — измерение напряжения на контактах.
4. Замена выявленных поврежденных деталей.

Рис. 8. Замер напряжения на выходе драйвера

Разумеется, все действия необходимо согласовывать с параметрами, указанными в паспорте на проверяемое изделие.

Если вы намерены модернизировать старый LED светильник, рекомендуется заменить «ноунейм» драйвер на качественный аналог. Гарантия «Интера Лайтинг на все комплектующие, включая блоки питания, составляет 5 лет.

Нештатное срабатывание защиты

Иногда встречается такой циклический «симптом» у LED светильников самых различных конструкций:

1. При включении лампа вспыхивает, через0,5–3,0 секунды гаснет, затем «включается».
2. Цикл мигания продолжается от нескольких минут до часа.
3. После достаточного прогрева лампа перестает мигать и начинает светить в штатном режиме.

В функционале драйверов могут быть предусмотрены следующие виды защиты:

• От превышения силы тока на одном из элементов цепи.
• От падения напряжения на входе ниже MIN.
• От скачка напряжения на входе выше MAX.
• На случай короткого замыкания в нагрузке.
• От превышения MAX температуры диода.

Проверка каждой версии требует высокой квалификации и значительного времени на проведение «расследования». Кроме того, нужен набор профессионального оборудования: одним тестером не обойтись. Поэтому лучше воспользоваться уже готовыми наработками.

Рис. 9. Конденсатор на 47 µF в схеме внешнего драйвера

Статистика диагностик описанной неисправности свидетельствует: не более 10 % случаев нештатного срабатывания защиты обусловлены использованием в драйвере некондиционных комплектующих — резисторов, трансформаторов, либо низким качеством пайки. В 9 из 10 случаев виновник мигания — конденсатор заниженной емкости. Заниженный параметр может быть причиной ошибки монтажа, но чаще это просто следствие высыхания электролита. Прогрев увеличивает емкость, поэтому со временем лампа выходит на установленный режим.

Решение проблемы — замена конденсатора на аналог с большей в 2 – 3 раза емкостью.

Но это решение скорее для тех, кто профессионально занимается электротехникой. Для массового потребителя ремонт LED светильников нерентабелен. Гораздо реальнее другой способ экономить — выбирая качество монтажа и комплектации, заверенное гарантией от «Интера Лайтинг».

Неисправности, связанные с недостаточным теплоотводом

Перегрев светодиодных ИС приводит к уменьшению срока службы ламп, а также к ухудшению функциональных параметров техники. Быстрее, чем заложено проектом, происходит снижение светового потока и деградация спектра со смещением цветовой температуры в сторону синего цвета (из-за выгорания люминофора на диодах).

Рис. 10. Бесконтактный замер температуры светодиода

Еще одна типичная неисправность по причине недостаточного отвода тепла — периодическое снижение яркости, либо даже отключение светильника (срабатывает защита). После такого срабатывания необходимо проверить состояние радиаторов и условия их работы. Иногда достаточно очистить радиаторную решетку от пыли, чтобы восстановить нормальную работу устройства. В худшем случае потребитель имеет дело с:

• Ошибкой проектирования, либо откровенным жульничеством (один из примеров псевдо-инжиниринга — пластиковая радиаторная решетка на мощном светильнике).
• Ошибкой монтажа (пример — не выдержано минимальное расстояние от потолка).
• Недостаточной вентиляцией и чрезмерно высокой температурой воздуха в помещении.

Некорректное подключение LED ламп

Иногда мерцание, гудение и ряд других неисправностей связаны не с самим светильником, а особенностями подводящих сетей и дополнительных устройств.

Самая простая проверка мерцающей/жужжащей светодиодной лампочки — это тестовая замена ее на ИС накаливания или люминесцентную с таким же цоколем. Если тестовая лампа горит нормально, значит:

• Используется диммер, не предназначенный для работы с LED.
• Ваша светодиодная лампочка не является диммируемой.

Бывает, потребители сталкиваются с «эффектом призрака»: светильник выключен, но продолжает светиться. Это может происходить по следующим причинам:

• Нейтральный провод не заземлен или у заземления слишком высокое сопротивление.
• Из-за электромагнитной индукции кабели, проложенные рядом друг с другом, наводят паразитную ЭДС, которой достаточно для тусклого свечения LED лампы.

Рис. 11. Тусклое свечение LED лампы после ее выключения называют «эффектом призрака» (ghost effect).

Ремонт энергосберегающих ламп

Выгоден ли ремонт энергосберегающих ламп

Срок службы лампы во многом зависит от добросовестности производителя. Невысокого качества лампы выходят из строя еще в начале эксплуатации.  Причинами отказа экономок могут быть резкие броски напряжения сети, особенно в частном секторе, не осторожное обращение с лампами, при котором возможна поломка колбы.

Энергосберегающая лампа в разобранном виде

Так или иначе, а лампы выходят из строя. Вопрос не в том, что выгоден ли ремонт энергосберегающих ламп как экономия средств, а в том что, смогу ли я сделать ремонт энергосберегающих ламп своими руками. Здесь все-таки большую роль играет заинтересованность, чем выгода. Если вы решили заняться ремонтом экономок, тогда не нужно его начинать с одной лампой.

Для восстановления одной лампы нужно где-то приобретать запчасти, тратится на дорогу. Лучше собрать их некоторое количество у знакомых, друзей и соседей.

Совет: По мере выхода из строя энергосберегающих ламп меняйте их на более экономичные с большим сроком службы и не сложным ремонтом, на светодиодные лампы.

Неисправности энергосберегающих ламп

Наиболее часто выходит из строя тонкая стеклянная колба при неосторожном обращении-это нарушение целостности колбы, трещины и обрыв нити накала. Энергосберегающие лампы редко доживают до срока службы в 8000 часов, еще раньше у них наблюдается потемнение у краев колбы, отслаивание люминофора со стенок колбы.

В результате яркость свечения падает. Электронный блок питания (балласт) более живуч, в основном он реагирует на скачки напряжения в сети. Также у этих ламп недостаточно отверстий для вентиляции, в результате электронные компоненты перегревается и выходят из строя. Поэтому по окончании гарантийного срока, желательно сделать дополнительные отверстия в корпусе лампы. Делать их нужно только в разобранном виде, чтобы не повредить компоненты платы.

Особенно боится температуры электролитический конденсатор, который высыхает и теряет емкость. Частой причиной отказа лампа является обрыв низкоомного резистора (предохранителя), который через провод припаян к цоколю лампы и на него одета термоусадочная трубка. Также выйти из строя могут любые элементы электронной платы лампы, транзисторы, диоды, конденсаторы, дроссель, трансформатор, резисторы и даже возможен обрыв проводов.

Ремонт энергосберегающих ламп своими руками

Для визуальной диагностики лампы нужно раскрыть корпус. Аккуратно, тонкую и плоскую отвертку просовывают в паз на соединении двух частей корпуса, поворачивая ее раздвигают две половинки корпуса. Таким образом отверткой проходят по кругу зазора, пока половинки корпуса не разделятся.

Разделив две части корпуса, осторожно снимают скрученные провода нитей накала со штырей платы. Поддев отверткой снизу штыря спираль легко снимается, далее отсоединяют корпус с колбой. Для того чтобы отсоединить плату балласта, нужно отпаять два конца провода с платы. Один провод соединен с резистором в изоляционной термоусадке.

Разборка энергосберегающей лампы

Это и есть предохранитель. Его проверяют на сопротивление, оно должно быть несколько ом. Если предохранитель целый, тогда неисправность ищут дальше, если нет меняют его на резистор 8-10 Ом.  Далее прозванивают нити накала, которые должны иметь сопротивление 10:15 Ом. При исправных накалах собирают лампу в обратном порядке. Включаем и радуемся, эконом лампа работает. Если предохранитель и накал целые, неисправности ищут на плате питания.

Две части энергосберегающей лампы

Внимательно осматривают плату на предмет обрыва дорожек, вспучивания корпуса конденсаторов, черного нагара на деталях. Возможно оплавление трансформатора и дросселя. Если неисправность легкая, тогда попробуйте ее исправить. Когда неисправность не найдена – прозванивайте тестероми диоды, двусторонний стабилизатор, транзистор. Как прозванивать?

Возьмите другую такую же исправную плату и прозванивая ее элементы сравните с элементами неисправной платы. Запомните – у транзисторов, диодов, стабилитронов, микросхем и конденсаторов соседние ножки прозванивают одной полярностью (тестер в режиме измерения сопротивления 1-10 ком), а затем меняет щупы тестера на обратную и далее прозванивают вывода элементов с другой полярностью.

Прозвонка нитей накала лампы

Если не нашли неисправность не расстраивайтесь, из вашей кучи не рабочих экономок найдите рабочую плату по внешнему виду и ставьте взамен неисправной.

Еще совет: При ремонте подбирайте платы и колбы одной мощности, или на плату большой мощности можно ставить колбу меньшей мощности, все будет работать. Если сделать наоборот, когда на плату рассчитанную, допустим на 7 Вт поставить колбу мощностью 15-20 Вт плата не выдержит такую нагрузку и откажет.

Ремонт энергосберегающих ламп со сгоревшей спиралью

Да действительно, имеется такая возможность восстанавливать работу колбы экономки со сгоревшей спиралью. В случае одной нерабочей спирали нужно измерить сопротивление оставшейся целой нити накала, оно должно быть несколько ом, что зависит от мощности лампы (толщины нити накала).

Если энергосберегающая лампа мощностью до 15 Вт, берите резистор 1 Вт с сопротивлением равным или близким к сопротивлению целого накала. Для ламп больше 15 Вт, мощность резисторов выбирается 2 Вт. Этот резистор припаивают к штырькам на плате не рабочего нити накала, и затем наматывают на штыри провода от нитей накала.

Электрическая сема энергосберегающей лампы

Для того чтобы зажечь лампу высоковольтный конденсатор (по схеме включен между накалами лампы) разряжается через нити накала и пары ртути мощным импульсом тока. И конденсатору без разницы оборванны нити накала или нет, все равно мощный импульс тока зажжет пары ртути. А вот для поддержки свечения паров ртути нужна высокая температура нитей накала. В данном случае одной нити накала вполне достаточно для поддержания свечения энергосберегающей лампы.

Разве что немного уменьшится яркость лампы, и то не факт. Дополнительный резистор в цепи сгоревшего накала нужен для того чтобы не нарушать режим работы схемы электронной платы. Поэтому ставят резистор с сопротивлением накала – имитация целой нити накала. Вот видите, ремонт энергосберегающих ламп не труден, нужно только начать и скоро сами будете консультировать других.

Ремонт светодиодных led ламп, устройство, электрические схемы / Новости / Информация | Завод VIXMA

Все о коттеджах и загородных домах. На фото можно увидеть множество светодиодных ламп. Они достались мне в подарок. Появилась возможность изучить устройство этих ламп, электрические схемы, а так же ремонтировать эти светильники. Самое главное — узнать причины выхода из строя, так как срок службы, указанный на коробке не всегда совпадает со сроком службы.

Содержание Лампы типа MR-16 разбираются без всяких усилий. Судя по этикетке, лампа имеет модель MR-16-2835-F27. В ее корпусе расположено 27 SMD светодиодов. Они излучают 350 люмен. Эта лампа подходит для подключения в сеть переменного тока 220-240 В.

Потребляемая мощность равна 3,5 Вт. Такая лампа светится белым цветом, температура которого 4100 градусов по Кельвину и создает узконаправленный поток за счет угла потока равного 120 градусам. Применяемый тип цоколя «GU5,3», имеющий 2 штырька, расстояние между которыми 5,3 мм. Корпус сделан из алюминия, лампа имеет съемный цоколь, который крепится при помощи двух винтов. Стекло, защищающее лампу от повреждений, посажено на клей в трех точках.

Чтоб выявить причину поломки, необходимо разобрать корпус лампы. Это делается без особых усилий. Как видно на фото, на корпусе видна ребристая поверхность. Она выполнена для лучшего теплоотвода. Вставляем отвертку в одно из ребер и пытаемся приподнять стекло.

Получилось. Можно увидеть печатную плату, она приклеена к корпусу. Поддев ее отверткой, она отделяется. В числе первых была разобрана лампа, внутри которой выгорел светодиод. Печатная плата, которая изготавливается из стеклотекстолита, прогорела насквозь.

Эта лампа подойдет в качестве «донора», из нее будут браться нужные запчасти для ремонта других ламп. На остальных 9 лампах так же погорели светодиоды. Так как драйвер цел, причиной поломки являются именно светодиоды. Чтоб уменьшить время ремонта ламп, необходимо создать ее электрическую схему. Она довольно проста.

Внимание! Схема связана с фазой сети гальваническим способом. Применять ее для питания каких либо устройств запрещено. Как же работает схема? На диодный мост VD1-VD4 через конденсатор C1 подается напряжение 220 В. Далее оно поступает на светодиоды HL1-HL27, которые включены в цепь последовательно. Число светодиодом может быть порядка 80 штук.

Конденсатор С2 (чем больше емкость, тем лучше) — сглаживатель пульсаций выпрямленного напряжения. Он исключает мерцание света, имеющего частоту 100 Гц. Для разрядки C1 был установлен R1. Это нужно для того, чтоб исключить удар током при замене лампы. C2 защищен от пробоя R2 в случае, если появился обрыв цепи.

R1, R2 как таковой работы в схеме не принимают. C1- красный, C2- черный, диодный мост- корпус с четырьмя лапками. Электросхема ламп не имеет элементов защиты. Понадобится резистор на 100-200 Ом, а лучше два. Один будет установлен в цепи.

Энергосберегающие лампы «Vitoone» — технические данные и схема

Энергосберегающие лампы «Vitoone» — технические данные и схема

Примерно год тому назад я задумался об экономии электроэнергии, так как 10 центов за киловатт/час начали «кусаться». Кроме того, летом лампы накаливания из-за своего низкого КПД слишком сильно греют квартиру.

Решил перейти на энергосберегающие лампочки с обычным цоколем. Подробнее https://oldoctober.com/ru/

Прошёлся по магазинам нашего города и обнаружил, что разброс цен на люминесцентные лампы довольно велик.

Самые интересные ролики на Youtube

Если самая дешёвая лампочка мощностью 20 Ватт стоит около 5-6$, то самая дорогая 20$ и более.

Как любитель бюджетных решений, я остановился на самых дешёвых лампочках, которые продаются у нас в городе под названием “Vitoone”. Заменил сразу все лампы накаливания, кроме тех, что включаются часто, но не надолго, например, в туалете, в ванной, в прихожей.

Дело в том, что процесс включения люминесцентных ламп занимает от одной до нескольких минут, да и они не любят частых включений и выключений.

Световая отдача энергосберегающих ламп Vitoone.

По световой отдаче лампы “Vitoone” в четыре раза эффективнее ламп накаливания. То есть, лампочка “Vitoone”, с цветовой температурой 2700К и мощностью 25 Ватт полностью заменят лампу накаливания мощностью 100 Ватт.

При измерении, в качестве лампы накаливания, я использовал матовую лампу “Volta” рассчитанную на напряжение 230 Вольт, включенную в сеть с напряжением 225 Вольт.

На мой взгляд, из ламп накаливания, лампы “Volta” (Львовского завода “ICKPA”), это лучшие лампы по соотношению цена/качество. Они примерно в два-три раза дороже всяких китайско-турецких поделок, но отличаются долговечностью и уменьшенным размером колбы. Особенно приятный свет дают лампы “Volta” с матовой колбой.

oldoctober.com

На картинке слева двадцативаттная лампа «Vitoone» и изображения надписей, которые нанесены на лампу. Наиболее важные показатели, это мощность и цветовая температура. Для данной лампы, соответственно 20W и 2700К.

Технические данные.

Подробные технические данные касающиеся размеров, спектра и ассортимента ламп «Vitoone», можно скачать отсюда (размер архива 2,2 мегабайта).

Надёжность люминесцентных ламп.

Из девяти купленных мною экономных лампочек к настоящему времени пришлось ремонтировать четыре, причём три из них в течение одной или двух недель с момента покупки.

На лампочки мне дали месячную гарантию, но я посчитал, что если я сам отремонтирую неисправные лампы, то после этого, время наработки на отказ должно резко увеличиться.

Ремонт электронного блока энергосберегающей лампы.

Чтобы подвести итоги и в связи с выходом из строя четвёртой лампочки, решил поделиться опытом эксплуатации и ремонта.

Неисправности возникшие в каждой из четырёх ламп.

1. Вышел из строя конденсатор.
2. Вышел из строя транзистор.
3. Выходила из строя два раза. Сначала вышел из строя транзистор. Потом оба транзистора и динистор.
4. Пропал контакт в скрутке соединяющей саму лампу с электронной схемой.

Нужно добавить следующее, что при выходе из строя транзисторов, как правило, обрываются резисторы, которые являются одновременно предохранителями. Обычно сгорает два-три резистора.

Делаем выводы.

Покупка дорогих брендовых ламп не приносит значительной экономии средств.

Самые дешёвые лампочки можно покупать, если имеется возможность обменять их в течении первого месяца эксплуатации или отремонтировать самому.

Полезные советы.

Если вам нравится теплый свет, такой, как дают лампочки накаливания, то выбирайте лампы с самой низкой цветовой температурой 2500 – 2700К (в магазинах они почему-то реже встречаются и в меньшем ассортименте). Большинство продающихся люминесцентных лампочек имеют цветовую температуру намного выше и светятся голубоватым светом.

Разборка и ремонт лампочек Vitoone.

В связи с ремонтом четвёртой лампочки сделал несколько фотографий.

Разбирать удобно при помощи тонкой отвёртки. Нужно просунуть отвёртку в щель и раздвинуть части из которых собран патрон. Эти части патрона держаться на защелках.

При разборке лампочки, желательно обмотать стеклянные трубки полотенцем, чтобы не поранится осколками стекла, если лампа разобьётся.

Способ, при котором лампа удерживается за колбу и близлежащую часть цоколя не самый хороший в плане безопасности для лампы, но зато более безопасен в плане травмирования рук.

При таком расположении лампы в руках, вектор силы, приложенный к отвёртке, всегда направлен от себя и это защищает от травмы руку удерживающую лампу.

Корпус ламп проработавших значительное время теряет эластичность и плохо поддаётся описанному способу разборки.

Как разобрать лампу более надёжным способом подробно описано здаесь.

После того, как верхняя чашка патрона снимется, нужно отпаять концы проводов идущие вглубь патрона. Одним из проводов является резистор на 10-15 Ом спрятанный в полихлорвиниловую трубку. Стрелками указаны точки крепления проводов питания идущих от платы внутрь цоколя.

Справа вид на печатную плату с другой стороны. Стрелками обозначены некоторые элементы схемы, которая будет приведена ниже.

Неисправностью четвёртой лампы оказалось банальное нарушение контакта в скрутке, которой соединяется сама лампа с электронной схемой.

Как видно на фотографии, штырьки имеют гальваническое покрытие, а накрученные на них провода – нет. Со временем провода окисляются, и если накрутка была недостаточно плотной, как на этой фотографии, то контакт может пропасть. (Нужно сказать, что, как это ни странно, скрутка является довольно надёжным соединением, если конечно выполнена грамотно.)

И штырьки и провода очень хорошо лудятся, так что, при ремонте четвёртой лампы, понадобилось просто припаять концы и снова собрать лампу.

Стеклянные трубки лампы приклеены к верхней части патрона. Если при разборке лампы трубки отклеятся, то можно подклеить их любым термостойким клеем, например БФ-2, БФ-4 или силиконовым герметиком.

Клея можно намазать побольше, а потом закрепить лампу трубками вверх и включить. Клей быстро подсохнет и трубки зафиксируются.

Схема электрическая лампы Vitoone.

Тип транзисторов VT1 и VT2, а также номиналы некоторых других деталей зависят от мощности лампочки. Однако печатные платы используется похожие.

Диоды VD12, VD13 и позистор PTC в схеме 25-ти ваттной лампы установлены не были, но места в печатной плате были предусмотрены. Надпись на транзисторах VT1, VT2 — 1303D.

Номера элементов в схеме соответствуют номерам нанесённым на поверхность печатной платы.

При ремонте можно использовать любые подходящие по мощности транзисторы. Я купил самые дешёвые на 400 В, 1А и 1,5А. Для лампочек 8-15 Ватт — ST13001 по 0,15$ и для лампочек 18-25 Ватт — HMJE13003 по 0,2$.

Сборка лампы.

О том, как собрать лампу описано здесь.

Близкие темы.

Как разобрать и собрать энергосберегающую лампу?

Схема и другая информация по энергосберегающим лампам Osram.

5 Март, 2009 (17:40) в Энергосбережение

Общие электрические проблемы с лампами и осветительными приборами

У всех были проблемы с электричеством, лампами и осветительными приборами. Ваша любимая лампа может мигать и светиться. Вы заменили лампочку, и это не устранило проблему. Что ты теперь делаешь? Ответ может быть таким простым, как замена изношенной проводки осветительной арматуры, а может быть и более сложным.

Мерцающие огни и частое выгорание

• Мерцающие огни возникают из-за незакрепленных соединений или незакрепленных деталей в осветительной арматуре, а также из-за износа контактов внутри светильника.Плохие соединения повлияют на несколько источников света в цепи, в то время как ослабленные соединения на главном проводе повлияют на все светильники в доме.
• Фонари или лампы плохого качества мигают и обеспечивают плохое и непостоянное освещение
• Световые индикаторы могут мерцать из-за больших нагрузок, например, из-за нестабильной работы насосов или перегрузки контуров.
• Высокий уровень выхода ламп из строя или перегораний может быть вызван ослабленными контактами, изношенными контактами, лампами низкого качества или неисправными осветительными приборами.

Светильники горячего освещения

Детали низкого качества и ненадежные соединения

Осветительные приборы нагреваются из-за неплотных соединений между лампой и контактами светильника или из-за чрезмерного тепла, выделяемого некоторыми типами ламп. В светильниках или лампах низкого качества используется некачественный контактный материал, который изнашивается в процессе эксплуатации и искрения, вызывая электрические проблемы.

Над лампой

Это ситуация, когда лампа в осветительном приборе имеет высокую мощность, превышающую номинальную.Это может привести к перегреву осветительной арматуры, а также к перегрузке проводки, особенно в старых зданиях, где длина кабелей может быть меньше. Убедитесь, что вы используете лампу или выключатель с номинальным или более низким номиналом, или даже энергосберегающие светодиодные или CFL-лампы, которые не выделяют много тепла.

Отключение автоматического выключателя или частого размыкания предохранителя

Главный автоматический выключатель или выключатель для конкретной цепи может отключиться из-за условий перегрузки по току либо из-за перегрузки, либо из-за короткого замыкания.

Проверка на короткое замыкание перегрузки

Чтобы определить проблему, выключите все оборудование, включая освещение, и отключите все приборы от сети перед повторным включением автоматического выключателя. Включите выключатель без нагрузки. Если он снова срабатывает, проблема в электропроводке; если он не срабатывает, проблема в одном из приборов. Включите каждую часть оборудования по очереди и обратите внимание на устройство, которое снова отключает выключатель.

Предохранители на электрическом шнуре или вилке прибора могут перегореть при подключении к электрической розетке.Это указывает на проблему либо со шнуром, который может быть закороченным проводом, либо неисправным оборудованием. Вы можете идентифицировать устройство, отсоединив все от электрического шнура, а затем подключив их один за другим, пока не определите виновника.

Неважно, связана ли проблема с проводкой или устройством, прекратите его использование и попросите квалифицированного специалиста проверить и отремонтировать его перед использованием.

Прочие электрические проблемы

Убедитесь, что вы не перегружаете цепь.Если какой-то конкретный элемент оборудования продолжает отключать выключатель, подумайте о перемещении его в менее нагруженную цепь или добавьте отдельную цепь с надлежащим номиналом для большой нагрузки.

Автоматический выключатель может сработать при включении одной или нескольких тяжелых нагрузок. Например, он может сработать, когда одновременно включаются обогреватель, микроволновая печь или и то, и другое. Это легко определить и решить: просто включите эти более тяжелые нагрузки в разное время. Однако вы можете рассмотреть возможность установки отдельной высокомощной цепи с более крупными проводниками и более мощным автоматическим выключателем.

Неисправные выключатели

Неисправный автоматический выключатель продолжает отключаться без каких-либо неисправностей в установке. Другие не сработают, когда должны, поэтому они представляют угрозу безопасности, поскольку неисправность может сохраниться и вызвать пожар. Попросите электрика заменить неисправный автоматический выключатель и устранить все электрические проблемы.

Поражение электрическим током от оборудования

Поражение электрическим током происходит из-за неисправной проводки или оборудования, отсутствия или неэффективного заземления, ухудшения изоляции или коротких замыканий.Другие причины включают влажные условия. Открытые токоведущие или влажные поверхности могут стать причиной поражения электрическим током любого, кто прикоснется к ним.

Чтобы свести к минимуму поражение электрическим током, обеспечьте надлежащее заземление и используйте такие технологии, как GFCI, которые обычно отключают и отключают электричество всякий раз, когда возникают токи утечки на землю. GFCI реагирует очень быстро, прежде чем человек получит удар электрическим током.

Слишком много удлинителей

В то время как в современных домах, вероятно, будет много электрических розеток для подключения современной бытовой техники, в более старых домах с очень небольшим количеством розеток, возможно, придется полагаться на удлинители.Подключение слишком большого количества удлинителей к одной розетке может привести к перегрузке и спутыванию кабелей.

Когда это становится проблемой, вам следует нанять электрика, который установит дополнительные розетки и, возможно, заменит проводку, чтобы приспособиться к дополнительной нагрузке. Это также потребует обновления электрического щита, если общая нагрузка превышает установленную мощность.

Запах гари от электрических розеток, выключателей или приборов

Странные запахи — это признаки нагрева изоляции из-за перегрузки по току, неплотных соединений или перегрузки.Проблемы с изоляцией или короткое замыкание могут возникнуть в подключенной нагрузке или проводке. Если вы обнаружите какой-либо странный запах, выключите оборудование и прекратите пользоваться этой конкретной розеткой. Если проблема в электроприборе, выключите его и выньте из розетки. Не используйте его, пока квалифицированный специалист не проверит и не устранит проблему.

Еще один источник запаха гари — чрезмерное искрение. Выделяемое тепло нагревает детали, такие как пластмассы и изоляцию кабеля, а также выделяет запах из дугогасительных контактов.Эти дуги опасны, а те, которые достаточно велики и сохраняются в течение длительного времени, могут привести к пожару.

Чрезмерные счета за электроэнергию

Неправильное использование электричества, неэффективные приборы и освещение могут привести к большим счетам за электроэнергию. Кроме того, неисправное состояние изоляции вашего дома приведет к выходу тепла или холодного воздуха, когда этого не должно быть. Другие факторы включают протечки воды в умывальнике и кухонных раковинах, протечки в трубах с горячей водой и т. Д. Любое из этих факторов потребует больше энергии для нагрева или охлаждения воздуха или перекачки воды для компенсации потерь.

Электрик может осмотреть весь ваш дом и порекомендовать вам экономию энергии, и вы даже сможете получить скидки на электроэнергию при обновлении вашей системы освещения. Решите любые проблемы с электричеством прямо сейчас.

Какие типы энергосберегающего освещения наиболее распространены?

Становится все труднее найти любой тип освещения, который не входит в тройку наиболее распространенных типов энергоэффективного освещения, в основном потому, что традиционные лампы накаливания больше не производятся многими производителями.Оставшиеся варианты обеспечат более широкий спектр вариантов освещения, повышение энергоэффективности и сокращение отходов. Зная, какой свет выбрать для дома или офиса, вы убедитесь, что выберете правильный, который поможет вам работать или жить. Эти энергоэффективные типы освещения освещают ваш дом тем же количеством света за меньшие деньги.

Что случилось с традиционными лампами накаливания?

Правила, регулирующие освещение, были изменены, чтобы способствовать использованию обычных типов энергоэффективного освещения, поскольку стало более признанным, что традиционные лампы накаливания потребляют почти на 90% больше энергии и создают проблемы на свалках.Сначала люди сопротивлялись изменениям, утверждая, что освещение, обеспечиваемое новыми стилями, было неадекватным, но на самом деле свет от традиционных ламп накаливания был не лучшим. Новые энергосберегающие типы освещения представляют собой спектр освещения, который лучше всего подходит для зрения и здоровья в доме или офисе. Традиционные лампы накаливания больше не производятся, поскольку они потребляют много энергии для получения света.

Какие у меня сейчас варианты освещения?

Три наиболее распространенных типа энергоэффективного освещения — это галогенные лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы (CFL) и светоизлучающие диоды (LED).Каждый из них бывает разной мощности, цвета светового спектра и размера. Какой из них вы выберете, будет зависеть от нескольких факторов.

Галогенные лампы накаливания

Галогенные лампы накаливания, которые в основном ассоциируются с офисами, все чаще и чаще появляются в домах. Галогенные лампы накаливания имеют внутри капсулу, которая удерживает газ вокруг нити для повышения ее эффективности. Стоимость галогенного освещения значительно снизилась за последнее десятилетие, также существует более широкий выбор стилей ламп и цветов.Галоген создает более сфокусированный «чистый» спектр света, который может помочь снять напряжение зрения.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) Лампы

CFL — это то, что сегодня вы обычно найдете на полках магазинов. Они имеют тот же размер и стиль, что и традиционные лампы накаливания, но сама лампочка почти похожа на мягкое мороженое. Это был гениальный способ использовать мощность и мощность традиционных длинных ламповых люминесцентных ламп и адаптировать их к домашнему освещению, поддерживающему традиционные лампы накаливания.Эти лампы имеют широкий спектр света.

Одна вещь, которой они стали известны, заключается в том, что, хотя их стоимость значительно снизилась, они все еще дороже, чем традиционные лампы накаливания, но они также служат в 14 раз дольше. Заменить лампу старого образца на новую КЛЛ так же просто, как просто использовать КЛЛ вместо традиционной лампы.

По сравнению с лампой накаливания, КЛЛ Energy Star потребляют 1/5 или 1/3 электроэнергии и служат в восемь-пятнадцать раз дольше.КЛЛ стоит дороже, чем лампа накаливания, но может в пять раз сэкономить вам электроэнергию по сравнению с ее покупной ценой в течение всего срока службы лампы. КЛЛ использует около одной трети энергии галогенной лампы накаливания.

Светоизлучающие диоды (LED) Светодиоды

белого света обладают наибольшим потенциалом для будущего из всех распространенных типов освещения, поскольку они являются одной из самых энергоэффективных и быстро развивающихся технологий на сегодняшний день. Светодиоды загораются за счет движения электронов в полупроводнике.Это крошечные лампочки, которые легко включаются в электрическую цепь. Они выполняют множество задач и могут быть найдены во многих различных устройствах. Например, они передают информацию с пультов дистанционного управления, освещают светофоры, формируют числа на цифровых часах, зажигают часы и многое другое. Это один из наиболее энергоэффективных типов, срок службы которого более чем в 50 раз превышает срок службы КЛЛ.

Светодиоды

с рейтингом Energy Star потребляют 20-25% энергии и служат в 20-25 раз дольше, чем традиционные лампы накаливания.Светодиодные лампы и освещение изначально стоят дороже, но эту стоимость можно возместить на более позднем этапе, поскольку они потребляют меньше энергии и служат в течение длительного времени. Светодиодные лампы становятся менее дорогими, так как обнаруживаются различные технологические инновации, в которых все больше отдельных светодиодов нужно дешево сгруппировать для обеспечения эффективного света.

Выбор типа освещения для дома или офиса

Переход на один из распространенных типов энергоэффективного освещения проще и доступнее, чем когда-либо.Последние поколения ламп конструкции позволяют использовать лампы CFL взаимозаменяемо с традиционными лампами в большинстве случаев, и вы даже можете легко модернизировать световой короб люминесцентных ламп старого образца с гнездами для ламповых CFL. В галогенах и светодиодах по-прежнему используются разные лампы, но их стоимость тоже значительно упала. Что вам действительно следует искать, так это качество света, которое вам нужно, чтобы знать, какую лампу выбрать. Существуют диаграммы, которые покажут вам, какой спектр света и мощность вам необходимы для выполнения определенных действий, чтобы помочь вам сэкономить энергию и не напрягать глаза.

Хотя простое переключение лампочек на один из наиболее распространенных типов энергоэффективного освещения значительно сократит количество потребляемой энергии, это не единственное, что вам следует делать для экономии энергии. Практика правильных энергетических привычек имеет важное значение для экономии денег и энергии.

• Выключайте свет, когда он не используется.
• Используйте только те лампы, которые вам нужны.
• Не допускайте попадания на лампы пыли и грязи.
• Используйте энергоэффективные лампы.

Чем больше вы можете сделать, чтобы изменить способ потребления электроэнергии, тем лучше мы все будем в долгосрочной перспективе.

Изображение предоставлено

samsungtomorrow

Причин частого выхода из строя лампочки

Если ваш дом часто выходит из строя в одном или нескольких местах, вероятно, причина в раннем перегорании. Не думайте, что это нормально, поскольку лампа накаливания имеет средний срок службы около 1000 часов, а компактная флуоресцентная (CFL) или светодиодная (светодиодная) лампа может прослужить несколько тысяч часов.Таким образом, даже стандартной лампы накаливания, которая работает от четырех до пяти часов каждый день, должно хватить примерно на шесть месяцев. Если вы перегораете лампочки намного быстрее, чем это, стоит исследовать, чтобы определить причины.

Пять причин, почему лампочки быстро перегорают

Никакая лампочка не длится вечно — даже высококлассные светодиодные лампы, которые иногда рекламируют как «десятилетние». Но если ваши лампочки перегорают подозрительно быстро, ищите одно из этих условий как вероятную причину.

Плохое гнездо для лампочки

Проблемы с розеткой могут сократить время обслуживания лампочек. У осветительного прибора или лампы может быть неплотное электрическое соединение, ослабленные контакты или поврежденный контакт в самом основании розетки. Эти проблемы часто приводят к тому, что лампочка сильно нагревается, что может привести к расплавлению паяных соединений или ожогам контактов. Если одна конкретная лампа или осветительный прибор является конкретным виновником перегоревших ламп, это явный признак того, что проблема связана с одной конкретной розеткой.

Розетки для лампочек, особенно на комнатных лампах, заменить довольно просто. Это может быть немного сложнее, хотя и возможно, с постоянными осветительными приборами. Здесь люди часто выбирают замену светильника, поскольку это также дает вам возможность изменить стиль.

Мощность лампы не соответствует параметрам прибора

Хотя многие люди этого не осознают, светильники рассчитаны на работу с максимальной мощностью лампочек. Превышение этого рейтинга может привести к перегреву прибора, что может привести к отказу лампочки или еще более серьезным проблемам.Например, размещение лампочек мощностью 75 или 100 Вт в осветительной арматуре с розетками на 60 Вт вполне может привести к преждевременной смерти лампочек. В том случае, если вам повезет — такое неправильное обращение тоже может привести к пожару.

Вибрация

Вибрация — еще один фактор, способствующий отказу лампочки. Вы можете увидеть это в шатких потолочных вентиляторах или в местах, где часто бывает вибрация стен или зданий. Например, в домах, расположенных в непосредственной близости от железнодорожных путей, вибрации, вызываемые проезжающими поездами, могут сотрясать нити лампочек, ослаблять связи и вызывать выход из строя ламп задолго до их нормального срока службы.

Если такие ситуации неизбежны, попробуйте лампочку для суровых условий эксплуатации. Эти лампы имеют пластиковое покрытие на поверхности, которое предотвращает разрушение лампы в случае взрыва лампы, но они также неплохо выдерживают удары вибраций.

Чрезмерное напряжение в сети

Чрезмерное сетевое напряжение также может быть причиной выхода из строя лампочки. Хотя стандартные бытовые схемы рассчитаны на 120 вольт, на самом деле напряжение, проходящее по проводам, может колебаться от 110 до 125 вольт.Это совершенно нормально, и большинство лампочек, рассчитанных на 120 вольт, легко справятся с этим нормальным диапазоном напряжения. Однако возможно, что уровень обслуживания в вашем доме превышает нормальный диапазон, и одним из симптомов этого является то, что лампочки перегорают быстрее, чем ожидалось. Существуют лампы, предназначенные для коммерческого или промышленного использования, которые могут выдерживать более высокое напряжение, но если вы подозреваете, что это постоянная проблема в вашем доме, стоит проверить напряжение с помощью мультиметра или обратиться к профессиональному электрику. Это.

Предупреждение

Если ваше напряжение обычно составляет от 130 до 135 вольт или выше, позвоните в свою коммунальную компанию, чтобы проверить отвод напряжения и входящее линейное напряжение. Это более высокое напряжение может повредить электронику и бытовую технику в вашем доме.

Лампы плохого качества

Наиболее частая причина преждевременного выхода лампы из строя — это чисто вопрос качества продукции: дешевые лампы очень часто бывают плохими. Если вы обнаружите, что ваши лампочки перегорают слишком быстро, попробуйте сменить название на бренд и посмотрите, сохраняется ли проблема.По всей вероятности, если вы потратите немного больше средств на более качественные лампы, это решит проблему и сэкономит вам деньги в долгосрочной перспективе, поскольку вы будете менять их реже.

Подсказка

Иногда заметна разница в качестве между лампочками эконом-класса и лампами известных брендов. Проверьте паяное соединение в нижней части самой лампочки. Если эта точка паяного соединения крошечная и не имеет полумесяца, как должно быть, возможно, лампа плохо соединяется с центральным контактным контактом патрона лампы.Даже слегка нарушенное соединение создаст большее сопротивление и вызовет нагрев точки соединения. Это верный путь к неприятностям, поскольку чрезмерное нагревание — самое худшее для лампочки.

Электроэнергия и мощность — Университетская физика, Том 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Выразите электрическую мощность через напряжение и ток
• Опишите мощность, рассеиваемую резистором в электрической цепи
• Расчет энергоэффективности и рентабельности приборов и оборудования

В электрической цепи электрическая энергия непрерывно преобразуется в другие формы энергии.Например, когда в проводнике течет ток, электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию внутри проводника. Электрическое поле, создаваемое источником напряжения, ускоряет свободные электроны, увеличивая их кинетическую энергию на короткое время. Эта увеличенная кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию в результате столкновений с ионами решетчатой ​​структуры проводника. В работе «Работа и кинетическая энергия» мы определили мощность как скорость, с которой работа выполняется силой, измеряемой в ваттах.Мощность также можно определить как скорость передачи энергии. В этом разделе мы обсуждаем скорость передачи энергии или мощности в электрической цепи.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Как называется электроэнергия?

Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт ((Рисунок) (а)).Лампа на 60 Вт светится ярче, чем лампа на 25 Вт. Хотя это не показано, лампа мощностью 60 Вт также теплее, чем лампа мощностью 25 Вт. Тепло и свет производятся путем преобразования электрической энергии. Кинетическая энергия, теряемая электронами при столкновениях, преобразуется во внутреннюю энергию проводника и излучения. Как напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

(a) На фото выше две лампы накаливания: лампа мощностью 25 Вт (слева) и лампа мощностью 60 Вт (справа).Лампа мощностью 60 Вт обеспечивает более интенсивный свет, чем лампа мощностью 25 Вт. Электрическая энергия, подаваемая в лампочки, преобразуется в тепло и свет. (b) Эта компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) излучает такую ​​же интенсивность света, как и лампа мощностью 60 Вт, но при входной мощности от 1/4 до 1/10. (кредит а: модификация работ «Dickbauch» / Wikimedia Commons и Грега Вестфолла; кредит b: модификация работ «dbgg1979» / Flickr)

Чтобы рассчитать электрическую мощность, рассмотрите разницу напряжений на материале ((рисунок)).Электрический потенциал выше, чем электрический потенциал при, а разность напряжений отрицательна. Как обсуждалось в «Электрический потенциал», между двумя потенциалами существует электрическое поле, которое указывает от более высокого потенциала к более низкому. Напомним, что электрический потенциал определяется как потенциальная энергия на заряд, и заряд теряет потенциальную энергию, перемещаясь через разность потенциалов.

Когда есть разность потенциалов в проводнике, присутствует электрическое поле, которое указывает в направлении от более высокого потенциала к более низкому потенциалу.

Если заряд положительный, на него действует сила электрического поля. Эта сила необходима, чтобы заряд двигался. Эта сила не ускоряет заряд на всем расстоянии из-за взаимодействия заряда с атомами и свободными электронами в материале. Скорость и, следовательно, кинетическая энергия заряда не увеличиваются в течение всего пути, и заряд, проходящий через область, имеет ту же скорость дрейфа, что и заряд, проходящий через область.Однако с зарядом работает электрическое поле, которое изменяет потенциальную энергию. Поскольку изменение разности электрических потенциалов отрицательное, электрическое поле оказывается равным

.

Работа, совершаемая над зарядом, равна произведению электрической силы на длину приложения силы,

Заряд движется с дрейфовой скоростью, поэтому работа, выполняемая над зарядом, приводит к потере потенциальной энергии, но средняя кинетическая энергия остается постоянной. Потерянная электрическая потенциальная энергия проявляется в материале как тепловая энергия.В микроскопическом масштабе передача энергии происходит из-за столкновений между зарядом и молекулами материала, что приводит к повышению температуры в материале. Потеря потенциальной энергии приводит к повышению температуры материала, которая рассеивается в виде излучения. В резисторе он рассеивается в виде тепла, а в лампочке — в виде тепла и света.

Мощность, рассеиваемая материалом в виде тепла и света, равна скорости изменения работы во времени:

При использовании резистора падение напряжения на резисторе отводится в виде тепла.Закон Ома гласит, что напряжение на резисторе равно току, умноженному на сопротивление. Таким образом, мощность, рассеиваемая резистором, равна

.

Если резистор подключен к батарее, мощность, рассеиваемая в виде лучистой энергии проводами и резистором, равна. Мощность, подаваемая от батареи, равна току, умноженному на напряжение.

Электроэнергетика

Электроэнергия, полученная или потерянная каким-либо устройством, имеет вид

.

Мощность, рассеиваемая резистором, имеет вид

.

Различные идеи можно получить из трех различных выражений для электроэнергии.Например, подразумевается, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше выдается мощность. Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат, эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампы мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Проверьте свое понимание Электродвигатели имеют достаточно высокий КПД.Двигатель мощностью 100 л.с. может иметь КПД 90%, а двигатель мощностью 1 л.с. может иметь КПД 80%. Почему важно использовать высокопроизводительные двигатели?

Несмотря на то, что электродвигатели имеют высокий КПД, 10–20% потребляемой мощности тратится впустую, а не используется для выполнения полезной работы. Большая часть 10–20% потерянной мощности передается в тепло, рассеиваемое медными проводами, используемыми для изготовления катушек двигателя. Это тепло увеличивает тепло окружающей среды и увеличивает потребность электростанций, обеспечивающих электроэнергию.Спрос на электростанцию ​​может привести к увеличению выбросов парниковых газов, особенно если электростанция использует уголь или газ в качестве топлива.

Предохранитель

А ((Рисунок)) — это устройство, которое защищает цепь от слишком высоких токов. Предохранитель — это, по сути, короткий отрезок провода между двумя контактами. Как мы видели, когда ток проходит по проводнику, кинетическая энергия носителей заряда преобразуется в тепловую энергию в проводнике. Кусок проволоки в предохранителе находится под напряжением и имеет низкую температуру плавления.Проволока предназначена для нагрева и разрыва при номинальном токе. Предохранитель поврежден и подлежит замене, но он защищает остальную цепь. Предохранители срабатывают быстро, но есть небольшая задержка по времени, пока провод нагревается и обрывается.

Предохранитель

А представляет собой кусок провода между двумя контактами. Когда через провод проходит ток, превышающий номинальный, провод плавится, разрывая соединение. На фото — «перегоревший» предохранитель в месте обрыва провода, защищающего цепь (кредит: модификация работы «Шардайы» / Flickr).

Автоматические выключатели также рассчитаны на максимальный ток и разомкнуты для защиты цепи, но могут быть сброшены. Автоматические выключатели реагируют намного быстрее. Работа автоматических выключателей выходит за рамки этой главы и будет обсуждаться в следующих главах. Еще один метод защиты оборудования и людей — прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI), который широко используется в ванных комнатах и ​​кухнях. Торговые точки GFCI очень быстро реагируют на изменения тока. Эти выходы открываются при изменении магнитного поля, создаваемого токоведущими проводниками, что также выходит за рамки данной главы и рассматривается в следующей главе.

Стоимость электроэнергии

Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию. Поскольку мы видим, что

— это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение временного интервала t . Если мощность доставляется с постоянной скоростью, то значение энергии можно определить по. Например, чем больше горело лампочек, тем больше использовалось P ; чем дольше они работают, тем больше т .

Единицей энергии в счетах за электричество является киловатт-час, что соответствует соотношению. Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если у вас есть некоторое представление об их потребляемой мощности в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости киловатт-часа для вашей электросети. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, можно преобразовать в джоули. Вы можете себе это доказать.

Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления.Это не только снижает стоимость, но и снижает воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии, потребляемой в доме, идет на освещение, а для коммерческих предприятий это число приближается к 40%. Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза эффективнее ламп накаливания — это верно как для длинных ламп, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. (Рисунок) (b).) Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить на КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет.КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они подключены к стандартному привинчиваемому основанию, которое подходит для стандартных розеток лампы накаливания. (В последние годы были решены исходные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными инвестициями для КЛЛ.)

Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше, чем лампы накаливания. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные лампы (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в пять раз дольше, чем КЛЛ.

Расчет рентабельности светодиодной лампы Типичной заменой лампы накаливания мощностью 100 Вт является светодиодная лампа мощностью 20 Вт. Светодиодная лампа мощностью 20 Вт может обеспечивать такое же количество света, как и лампа накаливания мощностью 100 Вт. Какова экономия затрат при использовании светодиодной лампы вместо лампы накаливания в течение одного года, если предположить, что 0,10 за киловатт-час — это средний тариф на электроэнергию, взимаемый энергетической компанией? Предположим, что лампочка включена на три часа в день.

Стратегия

(a) Рассчитайте энергию, используемую в течение года для каждой лампочки, используя.

(б) Умножьте энергию на стоимость.

Решение

1. Рассчитайте мощность для каждой лампы.
   
2. Рассчитайте стоимость для каждого.
   

Значение Светодиодная лампа потребляет на 80% меньше энергии, чем лампа накаливания, экономя 8,76 евро по сравнению с лампой накаливания в течение одного года. Светодиодная лампа может стоить 20 фунтов стерлингов, а лампа накаливания мощностью 100 Вт может стоить 0,75 фунтов стерлингов, что необходимо учитывать при расчетах. Типичный срок службы лампы накаливания составляет 1200 часов, а светодиодной лампы — 50 000 часов.Лампа накаливания прослужит 1,08 года при 3 часах в день, а светодиодная лампа — 45,66 года. Первоначальная стоимость светодиодной лампы высока, но стоимость для домовладельца составит 0,69 евро за лампы накаливания против 0,44 евро за светодиодные лампы в год. (Обратите внимание, что светодиодные лампы дешевеют.) Экономия затрат в год составляет примерно 8,50 фунтов стерлингов, и это только для одной лампы.

Проверьте свое понимание Является ли эффективность различных лампочек единственным соображением при сравнении различных лампочек?

Нет, эффективность — очень важный фактор для лампочек, но есть много других соображений.Как упоминалось выше, важными факторами являются стоимость лампочек и срок их службы. Например, лампы CFL содержат ртуть, нейротоксин, и их необходимо утилизировать как опасные отходы. При замене ламп накаливания, которые управляются диммером на светодиоды, может потребоваться замена диммера. Диммерные переключатели для светодиодных фонарей сопоставимы по цене с переключателями ламп накаливания, но это начальная стоимость, которую следует учитывать. Также следует учитывать спектр света, но существует широкий диапазон цветовых температур, поэтому вы сможете найти тот, который соответствует вашим потребностям.Ни одно из этих упомянутых соображений не предназначено для того, чтобы препятствовать использованию светодиодных или CFL лампочек, но они являются соображениями.

Замена ламп накаливания на КЛЛ или светодиодные лампы — простой способ снизить потребление энергии в домах и на коммерческих объектах. Лампы CFL работают с совершенно другим механизмом, чем лампы накаливания. Механизм сложен и выходит за рамки данной главы, но здесь приводится очень общее описание механизма. Лампы CFL содержат пары аргона и ртути, заключенные в трубку спиральной формы.В лампах CFL используется «балласт», который увеличивает напряжение, используемое лампой CFL. Балласт производит электрический ток, который проходит через газовую смесь и возбуждает молекулы газа. Возбужденные молекулы газа излучают ультрафиолетовый (УФ) свет, который, в свою очередь, стимулирует флуоресцентное покрытие внутри трубки. Это покрытие флуоресцирует в видимом спектре, излучая видимый свет. Традиционные люминесцентные лампы и лампы CFL имели короткую временную задержку до нескольких секунд, пока смесь «нагревалась» и молекулы переходили в возбужденное состояние.Следует отметить, что эти лампы содержат ртуть, которая ядовита, но если лампа сломана, ртуть никогда не выделяется. Даже если колба сломана, ртуть имеет тенденцию оставаться во флуоресцентном покрытии. Количество также довольно невелико, и преимущество экономии энергии может перевесить недостаток использования ртути.

Лампы CFL заменяются на светодиодные, где LED означает «светоизлучающий диод». Диод был кратко обсужден как неомический прибор, сделанный из полупроводникового материала, который позволяет току течь в одном направлении.Светодиоды — это особый тип диодов, изготовленных из полупроводниковых материалов, содержащих примеси в комбинациях и концентрациях, которые позволяют преобразовывать дополнительную энергию движения электронов во время электрического возбуждения в видимый свет. Полупроводниковые устройства будут объяснены более подробно в Физике конденсированного состояния.

Коммерческие светодиоды быстро становятся стандартом для коммерческого и жилого освещения, заменяя лампы накаливания и КЛЛ. Они предназначены для работы в видимой области спектра и изготовлены из галлия, легированного атомами мышьяка и фосфора.Цвет, излучаемый светодиодом, зависит от материалов, используемых в полупроводнике, и от силы тока. В первые годы развития светодиодов маленькие светодиоды на печатных платах были красного, зеленого и желтого цветов, но теперь светодиодные лампочки можно запрограммировать на получение миллионов цветов света, а также множества различных оттенков белого света.

Сравнение ламп накаливания, КЛЛ и светодиодных ламп

Экономия энергии может быть значительной при замене лампы накаливания или лампы CFL на светодиодную.Лампочки оцениваются по количеству энергии, потребляемой лампочкой, а количество светового потока измеряется в люменах. Люмен (лм) — это производная от системы СИ единица светового потока и мера общего количества видимого света, излучаемого источником. Лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить лампой CFL мощностью 13–15 Вт или светодиодной лампой мощностью 6–8 Вт, все три из которых имеют световой поток примерно 800 лм. Таблица светоотдачи некоторых часто используемых лампочек представлена ​​на (Рисунок).

Срок службы лампочек трех типов значительно различается.Срок службы светодиодной лампы составляет 50 000 часов, у CFL — 8 000 часов, а лампы накаливания — всего 1200 часов. Светодиодная лампа является самой прочной, легко выдерживает грубое обращение, такое как сотрясение и удары. Лампа накаливания плохо переносит такое же обращение, поскольку нить накаливания и стекло могут легко сломаться. Лампа CFL также менее долговечна, чем светодиодная лампа, из-за своей стеклянной конструкции. Количество выделяемого тепла составляет 3,4 БТЕ / ч для светодиодной лампы мощностью 8 Вт, 85 БТЕ / ч для лампы накаливания мощностью 60 Вт и 30 БТЕ / ч для лампы КЛЛ.Как упоминалось ранее, основным недостатком лампы CFL является то, что она содержит ртуть, нейротоксин, и ее необходимо утилизировать как опасные отходы. Из этих данных легко понять, почему светодиодные лампы быстро становятся стандартом в освещении.

Световой поток светодиодных ламп, ламп накаливания и КЛЛ

Световой поток (люмен)	Светодиодные лампы (Вт)	Лампы накаливания (Вт)	Лампочка CFL (Вт)
450	4-5	40	9−13
800	6-8	60	13-15
1100	9−13	75	18-25
1600	16-20	100	23-30
2600	25−28	150	30-55

Сводка отношений

В этой главе мы обсудили взаимосвязь между напряжением, током, сопротивлением и мощностью.(Рисунок) показывает сводку соотношений между этими измеряемыми величинами для омических устройств. (Напомним, что омические устройства подчиняются закону Ома.) Например, если вам нужно рассчитать мощность, используйте розовую секцию, которая показывает, и.

Этот кружок показывает сводку уравнений для отношений между мощностью, током, напряжением и сопротивлением.

Какое уравнение вы используете, зависит от того, какие значения вам даны или вы измеряете. Например, если вам заданы ток и сопротивление, используйте.Хотя все возможные комбинации могут показаться подавляющими, не забывайте, что все они представляют собой комбинации всего двух уравнений, закона Ома и степени.

Сводка

• Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия подается в цепь или потребляется нагрузкой.
• Мощность, рассеиваемая резистором, зависит от квадрата тока через резистор и равна.
• Единицей измерения электрической энергии в системе СИ является ватт, а единицей СИ электрической энергии — джоуль.Другой распространенной единицей измерения электроэнергии, используемой энергокомпаниями, является киловатт-час (кВт · ч).
• Общее количество энергии, израсходованной за интервал времени, можно найти с помощью.

Концептуальные вопросы

Обычные бытовые приборы рассчитаны на 110 В, но электроэнергетические компании подают напряжение в киловольтном диапазоне, а затем понижают напряжение с помощью трансформаторов до 110 В для использования в домах. В следующих главах вы узнаете, что трансформаторы состоят из множества витков проволоки, которые нагреваются при протекании через них тока, тратя часть энергии, которая выделяется в виде тепла.Звучит неэффективно. Почему энергокомпании транспортируют электроэнергию этим методом?

Несмотря на то, что проводники имеют низкое сопротивление, линии энергокомпании могут достигать нескольких километров. Использование высокого напряжения снижает ток, необходимый для обеспечения потребности в мощности, и это снижает потери в линии.

В счете за электроэнергию указано потребление в киловатт-часах (кВт-ч). Отражает ли это устройство количество покупаемого заряда, тока, напряжения, мощности или энергии?

Резистор может перегреться, возможно, до того, что резистор возгорится.В цепи обычно добавляются предохранители, чтобы предотвратить такие несчастные случаи.

Погружной нагреватель — это небольшой прибор, используемый для нагрева чашки воды для чая путем пропускания тока через резистор. Если напряжение, подаваемое на прибор, увеличится вдвое, изменится ли время, необходимое для нагрева воды? На сколько? Это хорошая идея?

Проблемы

Какое максимальное напряжение может быть приложено к резистору номиналом?

Разрабатывается нагреватель, который использует катушку из нихромовой проволоки 14-го калибра для выработки 300 Вт при напряжении.Как долго инженер должен делать провод?

,

Альтернативой КЛЛ лампам и лампам накаливания являются светодиодные лампы. Лампу накаливания мощностью 100 Вт можно заменить светодиодной лампой мощностью 16 Вт. Оба излучают 1600 люмен света. Если предположить, что стоимость электроэнергии составляет 0,10 фунтов стерлингов за киловатт-час, сколько стоит использовать лампочку в течение одного года, если она работает четыре часа в день?

Мощность, рассеиваемая резистором с сопротивлением. Что такое ток и падение напряжения на резисторе?

Опаздывая на самолет, водитель случайно оставляет включенными фары, припарковав автомобиль на стоянке аэропорта.Во время взлета водитель понимает ошибку. Только что заменив аккумулятор, водитель знает, что это автомобильный аккумулятор на 12 В с номиналом 100. Водитель, зная, что с этим ничего нельзя поделать, оценивает, как долго будут гореть фары, предполагая, что есть две фары на 12 В, каждая мощностью 40 Вт. К какому выводу пришел водитель?

Студенту-физику предоставляется одноместная комната в общежитии. У ученика есть небольшой холодильник, который работает с током 3,00 А и напряжением 110 В, лампа с лампочкой мощностью 100 Вт, верхний свет с лампой мощностью 60 Вт и различные другие небольшие устройства, в сумме составляющие до трех. .00 Вт. (A) Предполагая, что электростанция, которая поставляет электричество 110 В в общежитие, находится в 10 км, а в двух алюминиевых передающих кабелях используется провод 0-го калибра диаметром 8,252 мм, оцените процентную долю от общей мощности, поставляемой энергокомпания, которая потеряна при передаче. (б) Каков будет результат, если энергокомпания будет поставлять электроэнергию напряжением 110 кВ?

а.
г.

 *** QuickLaTeX не может составить формулу:
\ begin {array} {c} P = 493 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {W} \ hfill \\ I = 0.0045 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {A} \ hfill \\ R = 9.91 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {Ω} \ phantom {\ rule { 0.2em} {0ex}} \ hfill \\ {P} _ {\ text {loss}} = 201 \ mu \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {W} \ hfill \\ \ text {%} \ text {loss} = 0,00004 \ text {%} \ hfill \ end {array}

*** Сообщение об ошибке:
Ошибка ввода пакета: символ Юникода Ω (U + 03A9)
начальный текст: ... R = 9.91 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {Ω}
Файл завершился при сканировании использования \ text @.
Экстренная остановка.

 

А 0,50 Вт, резистор пропускает максимально возможный ток без повреждения резистора.Если бы ток был уменьшен вдвое, какая была бы потребляемая мощность?

Глоссарий

электрическая мощность

временная скорость изменения энергии в электрической цепи

(PDF) Сравнительное исследование энергосберегающих источников света

За исключением ламп накаливания, признанных нежелательными из-за более низкого КПД

, для всех энергосберегающих ламп требуется дополнительный коэффициент мощности

цепей корректирующих конденсаторов. Типовые коэффициенты мощности освещения

ламп и бытовых приборов, работающих в активном, пассивном или выключенном

режимах ожидания, приведены в таблице 11.

Коэффициенты мощности работающих бытовых электронных устройств

от 0,60 до 0,80 или ниже. Коэффициенты мощности ЭПРА

составляют 0,40–0,50, если не скорректировать добавлением дополнительных конденсаторных цепей

.

5. Суммарные гармонические искажения (THD)

IEEE Std.519 (1992) рекомендует поддерживать THD напряжения 5%

и THD тока 32% в распределительной сети общего пользования

<69 кВ. ANSI C82.77 (2002) рекомендует, чтобы все коммерческие ПРА

для помещений с проводным подключением> 28 Вт поддерживали 0.90 PF с максимумом 32%

THD по току. Для этого требуются светильники с жесткой проводкой для жилых помещений мощностью менее

120 Вт, отвечающие минимальному коэффициенту мощности 0,50 и максимальному коэффициенту гармонических искажений 200%

. Тем не менее, он рекомендует балласты для светильников <50 Вт

для поддержания 0,50 PF при максимальном THD 32% по току. CFL принимает

чрезвычайно искаженных пиков тока, вводя гармоники тока

в электрическую сеть. Конденсаторы могут улучшить коэффициент мощности смещения, но не коэффициент мощности искажения

.IEC / TR3 61000-3-6 включает

допустимых уровней для систем низкого, среднего, высокого и сверхвысокого напряжения

. Он позволяет достигать THD напряжения до 6% для 5-й гармоники, 5% для

3-й и 2% для 2-й гармоники в цепях низкого и среднего напряжения.

Максимально допустимый ток гармоник на ватт составляет 3,4 мА (для

3-я гармоника), что соответствует THD тока 78,2%. Напряжение THD

возникает из-за взаимодействия между искаженными токами нагрузки и полным сопротивлением

энергосистемы.Гармонические напряжения и токи равны

целым кратным основной частоты. Нечетные гармоники

включают гармоники прямой последовательности (h = 1,7,13 …), отрицательные

гармоники

последовательности (h = 5, 11, 17 …) и тройные гармоники нулевой последовательности

(h = 3, 9,15 …). Четные гармоники (h = 2,4,6 …) суб-

гармоники и интергармоники (h = 87,5, 112,5 и т. Д.) Часто встречаются редко. Некоторые четные гармоники (h = 4, 10, 16 …) представляют собой

гармоник прямой последовательности, а другие (h = 2,8,14…) представляют собой

гармоник обратной последовательности. Иногда субгармоники индуцируются в системе

, вызывая чувствительность глаза и субсинхронный резонанс (SSR) в генераторах электростанции

. Последовательность гармоник приведена в Таблице 12.

Полуволновые выпрямители с одним импульсом генерируют все типы гармоник

(h = 2,3,4,5,6,7 …), два полнополупериодных выпрямителя с двумя импульсами дают нечетные

гармоник (h = 3,5,7,9 …), шестиимпульсные трехфазные двухполупериодные выпрямители

производят селективные нечетные гармоники (для четных n:

h = 3n

1 = 5, 7, 11, 13, 17, 19…) и 12-импульсные трехфазные полные выпрямители

производят нечетные гармоники более высокого порядка (h = 11, 13, 23,

35, 37 …). Гармоники более низкого порядка имеют значение из-за потерь мощности

из-за их вклада в снижение коэффициента мощности, а гармоники более высокого порядка

важны в отношении помех и потерь тока на вихревые

. Трехфазные нагрузки, такие как приводы с регулируемой скоростью и лифты

, создают (h = 5, 7, 11, 13, 17, 19 …) гармоники, а однофазные нагрузки

создают (для нечетных n: h = 2n1 = 3, 5, 7, 9, 11…) гармоники.

Гармоники прямой последовательности имеют тенденцию ускоряться, но отрицательные

гармоники имеют тенденцию замедлять скорость асинхронных двигателей. Однако нулевые гармоники последовательности

проходят через звезду на землю, вызывая чрезмерные потери тепла и мощности

. IEEE 519–1992 рекомендует

ограничивать нечетные гармоники <11 до 4,0% для I

SC

/ I

L

<20 и 7,0% для

20

SC

/ I

L

<50.Однако нечетные гармоники> 35 должны оставаться ниже

1,4% для I

SC

/ I

L

> 1000. Четные гармоники не должны превышать 25% от нечетных

гармоник на PCC. Для напряжения <69 кВ текущий THD должен оставаться на

ниже 32%, а THD напряжения 5%.

Гармоники с утроением нулевой последовательности могут складываться по фазе в нейтрали

заземленного проводника. Трансформаторы, питающие промышленные нагрузки, имеют высокие токи нейтрали

, несмотря на сбалансированные нагрузки.Гармоники подключенных трансформаторов типа Y – Y

могут проходить от первичной к вторичной

через заземленные нейтрали. Энергетические системы, чувствительные к провалу напряжения, и дуговые печи

используют подключенные трансформаторы

D

—

D

для остановки потока гармоник

[37]. Срабатывание защитных реле, гармонические перегрузки, высокие уровни искажений напряжения и тока

, повышение температуры в проводниках, двигатели, кабели и генераторы

способствуют снижению качества и надежности системы распределения переменного тока

[38,39].Существует около десяти

различных технологий для управления гармониками. Эти технологии

включают дроссели или сетевые дроссели (критерий 3%), изоляцию привода

, трансформаторы

(соотношение 1: 1 и коэффициент k = 4–50), дроссели постоянного тока (сторона постоянного тока выпрямителей

), 12-импульсные преобразователи ( уменьшить 85% гармоник), импульсный распределительный трансформатор

(уменьшает гармоники на 50–80%), настроенные

параллельные фильтры

(улучшают коэффициент мощности), широкополосные последовательные блокирующие фильтры

(улучшают коэффициент мощности), 18-импульсный преобразователь или дифференциальный дельта-автотранслятор —

Формирователи

(подавляют 90% гармоник) и последовательно или параллельно активные фильтры

вводят противоположные гармоники для подавления 2–50-й гармоники для улучшения коэффициента мощности системы

.Коммерческие предприятия могут выбрать фильтры с блокировкой нейтрального тока

(уменьшают 80% нейтральных токов и 10–30% среднеквадратичных фазных токов

), зигзагообразные трансформаторы или ловушки нулевой последовательности (блок

для потока гармоник на входе

), нейтрали увеличенного размера или с номиналом k trans-

преобразователь (k13 или k20) для использования номинальной грузоподъемности. Многие инженеры

заменяют гармонические решения конденсаторами коррекции коэффициента мощности на

, увеличивая пропускную способность трансформаторов и кабелей за счет снижения требований

кВА.Конденсаторы увеличивают мощность в кВт, уменьшая ток нагрузки

, что приводит к уменьшению потерь I

2

R. Однако гармоники

иногда могут резонировать и повредить конденсаторы коррекции коэффициента мощности.

Уменьшение гармоник также улучшает коэффициент мощности системы. Чтобы избежать гармонического резонанса

, инженеры могут использовать другие методы, которые улучшают коэффициент мощности

, а также уменьшают гармоники. Эти методы включают фильтры гармоник

, активные фильтры и последовательные широкополосные фильтры возбуждения.Приводы с регулируемой скоростью

могут использовать реакторы, 18-пульсные преобразователи, фазовращающие трансформаторы

и синхронные конденсаторы, чтобы улучшить коэффициент мощности

, избегая гармонического резонанса [40]. Другой метод

заключается в замене конденсаторной батареи на недостаточную или избыточную компенсацию требуемой

кВА при условии, что это не вызывает перенапряжения. Лучший выбор

зависит от реальных ситуаций. Если гармоническое решение освобождает от штрафа PF

, уменьшая общие гармоники, то его можно рассматривать как оптимальный выбор

.

6. Сценарий с низким коэффициентом мощности и высоким коэффициентом нелинейных искажений

Текущие коэффициенты нелинейных искажений и коэффициент мощности — это два разных явления, возникающих в совершенно разных ситуациях. Одним из воздействий тока THD является увеличение величины среднеквадратичного тока на

, что (I

2

R) увеличивает мощность

потерь в системе. Однако небольшая нагрузка с КНИ 200% не может повлиять на систему в целом

, а большая нагрузка даже с КНИ 100% может серьезно повлиять на систему. Точно так же меньшая нагрузка с 0.4 PF

не может повлиять на систему, но большая нагрузка с 0,6 PF может отрицательно повлиять на

систему, поскольку THD также проявляется в низком PF. Коэффициент искажения

(I

F

/ I

RMS

) снижает общий коэффициент мощности. Уменьшение гармоник или

улучшение коэффициента мощности усиливают друг друга, но коэффициент мощности не может быть

единиц при наличии гармоник. Поскольку коэффициент мощности отражает общие потери,

, следовательно, гармоники вносят вклад в потери мощности.Гармоники влияют на коэффициент смещения

, поэтому общая потребность в кВА увеличивается. Итого

Таблица 12

Номенклатура гармоник.

Гармоника 1-я 2-я 3-я 4-я 5-я 6-я 7-я 8-я 9-я …

Последовательность + 0 + 0 + 0 …

Тип Фонд Четный Нечетный Четный Нечетный Четный Нечетный Четный Нечетный …

N. Khan , Н. Абас / Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 15 (2011) 296–309

305

Электроэнергия и энергия | Физика II

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитайте мощность, рассеиваемую резистором, и мощность, подаваемую источником питания.
• Рассчитайте стоимость электроэнергии при различных обстоятельствах.

Мощность в электрических цепях

Мощность ассоциируется у многих с электричеством. Зная, что мощность — это коэффициент использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии ? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт.(См. Рис. 1 (а).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Рис. 1. (a) Какая из этих лампочек, лампа мощностью 25 Вт (вверху слева) или лампа мощностью 60 Вт (вверху справа), имеет более высокое сопротивление? Что потребляет больше тока? Что потребляет больше всего энергии? Можно ли по цвету сказать, что нить накаливания мощностью 25 Вт круче? Является ли более яркая лампочка другого цвета, и если да, то почему? (кредиты: Дикбаух, Wikimedia Commons; Грег Вестфолл, Flickr) (б) Этот компактный люминесцентный светильник (КЛЛ) излучает такую ​​же интенсивность света, как и лампа мощностью 60 Вт, но с входной мощностью от 1/4 до 1/10.(кредит: dbgg1979, Flickr)

Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q — это перемещенный заряд, а V — это напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность — это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность равна

.

[латекс] P = \ frac {PE} {t} = \ frac {qV} {t} \\ [/ latex].

Учитывая, что ток равен I = q / t (обратите внимание, что Δ t = t здесь), выражение для мощности принимает вид

P = IV

Электрическая мощность ( P ) — это просто произведение тока на напряжение.Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность выражается в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A ⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, так что цепь может выдавать максимальную мощность P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. {2} R \\ [/ latex].

Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.) Из трех различных выражений для электрической мощности можно получить различное понимание. Например, P = V ² / R подразумевает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше передаваемая мощность.Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат P = V ² / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампы мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампы оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также будет выше.

Пример 1. Расчет рассеиваемой мощности и тока: горячая и холодная мощность

(a) Рассмотрим примеры, приведенные в Законе Ома: сопротивление и простые цепи и сопротивление и удельное сопротивление.Затем найдите мощность, рассеиваемую фарой автомобиля в этих примерах, как в горячую, так и в холодную погоду. б) Какой ток он потребляет в холодном состоянии?

Стратегия для (а)

Для горячей фары нам известны напряжение и ток, поэтому мы можем использовать P = IV , чтобы найти мощность. Для холодной фары нам известны напряжение и сопротивление, поэтому мы можем использовать P = V ² / R , чтобы найти мощность.

Решение для (а)

Вводя известные значения тока и напряжения для горячей фары, получаем

P = IV = (2.{2}} {0,350 \ text {} \ Omega} = 411 \ text {W} \\ [/ latex].

Обсуждение для (а)

30 Вт, рассеиваемые горячей фарой, являются типичными. Но 411 Вт в холодную погоду на удивление выше. Начальная мощность быстро уменьшается по мере увеличения температуры лампы и увеличения ее сопротивления.

Стратегия и решение для (b)

Ток при холодной лампочке можно найти несколькими способами. Переставляем одно из уравнений мощности, P = I ² R , и вводим известные значения, получая

[латекс] I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} = \ sqrt {\ frac {411 \ text {W}} {{0.350} \ text {} \ Omega}} = 34,3 \ text {A} \\ [/ latex].

Обсуждение для (б)

Холодный ток значительно выше, чем установившееся значение 2,50 А, но ток будет быстро снижаться до этого значения по мере увеличения температуры лампы. Большинство предохранителей и автоматических выключателей (используемых для ограничения тока в цепи) спроектированы так, чтобы выдерживать очень высокие токи на короткое время при включении устройства. В некоторых случаях, например, с электродвигателями, ток остается высоким в течение нескольких секунд, что требует использования специальных плавких предохранителей с замедленным срабатыванием.

Чем больше электроприборов вы используете и чем дольше они остаются включенными, тем выше ваш счет за электроэнергию. Этот знакомый факт основан на соотношении энергии и мощности. Вы платите за использованную энергию. Поскольку P = E / t , мы видим, что

E = Pt

— это энергия, используемая устройством, использующим мощность P в течение интервала времени t . Например, чем больше горело лампочек, тем больше использовалось P ; чем дольше они работают, тем больше т .Единицей измерения энергии в счетах за электричество является киловатт-час (кВт ⋅ ч), что соответствует соотношению E = Pt . Стоимость эксплуатации электроприборов легко оценить, если у вас есть некоторое представление об их потребляемой мощности в ваттах или киловаттах, времени их работы в часах и стоимости киловатт-часа для вашей электросети. Киловатт-часы, как и все другие специализированные единицы энергии, такие как пищевые калории, можно преобразовать в джоули. Вы можете доказать себе, что 1 кВт ⋅ ч = 3.6 × 10 ⁶ Дж.

Потребляемая электрическая энергия ( E ) может быть уменьшена либо за счет сокращения времени использования, либо за счет снижения энергопотребления этого прибора или приспособления. Это не только снизит стоимость, но и снизит воздействие на окружающую среду. Улучшение освещения — один из самых быстрых способов снизить потребление электроэнергии в доме или на работе. Около 20% энергии в доме расходуется на освещение, в то время как в коммерческих учреждениях эта цифра приближается к 40%.Флуоресцентные лампы примерно в четыре раза эффективнее ламп накаливания — это верно как для длинных ламп, так и для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). (См. Рис. 1 (b).) Таким образом, лампу накаливания мощностью 60 Вт можно заменить на КЛЛ мощностью 15 Вт, которая имеет такую ​​же яркость и цвет. КЛЛ имеют изогнутую трубку внутри шара или спиралевидную трубку, все они подключены к стандартному привинчиваемому основанию, которое подходит для стандартных розеток лампы накаливания. (В последние годы были решены исходные проблемы с цветом, мерцанием, формой и высокими начальными вложениями в КЛЛ.) Теплопередача от этих КЛЛ меньше, и они служат до 10 раз дольше. В следующем примере рассматривается важность инвестиций в такие лампы. Новые белые светодиодные фонари (которые представляют собой группы небольших светодиодных лампочек) еще более эффективны (в два раза больше, чем у КЛЛ) и служат в 5 раз дольше, чем КЛЛ. Однако их стоимость по-прежнему высока.

Установление соединений: энергия, мощность и время

Отношение E = Pt может оказаться полезным во многих различных контекстах.Энергия, которую ваше тело использует во время упражнений, зависит, например, от уровня мощности и продолжительности вашей активности. Степень нагрева от источника питания зависит от уровня мощности и времени ее применения. Даже доза облучения рентгеновского изображения зависит от мощности и времени воздействия.

Пример 2. Расчет рентабельности компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)

Если стоимость электроэнергии в вашем районе составляет 12 центов за кВтч, какова общая стоимость (капитальные плюс эксплуатация) использования лампы накаливания мощностью 60 Вт в течение 1000 часов (срок службы этой лампы), если стоимость лампы составляет 25 центов? (б) Если мы заменим эту лампочку компактной люминесцентной лампой, которая обеспечивает такой же световой поток, но составляет четверть мощности и стоит 1 доллар.50, но длится в 10 раз дольше (10 000 часов), какова будет общая стоимость?

Стратегия

Чтобы найти эксплуатационные расходы, мы сначала находим используемую энергию в киловатт-часах, а затем умножаем ее на стоимость киловатт-часа.

Решение для (а)

Энергия, используемая в киловатт-часах, определяется путем ввода мощности и времени в выражение для энергии:

E = Pt = (60 Вт) (1000 ч) = 60,000 Вт ч

В киловатт-часах это

E = 60.0 кВт ⋅ ч.

Сейчас стоимость электроэнергии

Стоимость

= (60,0 кВт ч) (0,12 долл. США / кВт час) = 7,20 долл. США.

Общая стоимость составит 7,20 доллара за 1000 часов (около полугода при 5 часах в день).

Решение для (b)

Поскольку CFL использует только 15 Вт, а не 60 Вт, стоимость электроэнергии составит 7,20 доллара США / 4 = 1,80 доллара США. КЛЛ прослужит в 10 раз дольше, чем лампа накаливания, так что инвестиционные затраты составят 1/10 стоимости лампы за этот период использования, или 0.1 (1,50 доллара США) = 0,15 доллара США. Таким образом, общая стоимость 1000 часов составит 1,95 доллара США.

Обсуждение

Следовательно, использование КЛЛ намного дешевле, даже несмотря на то, что первоначальные вложения выше. Повышенная стоимость рабочей силы, которую бизнес должен включать в себя для более частой замены ламп накаливания, здесь не учитывается.

Выполнение подключений: эксперимент на вынос — инвентаризация использования электроэнергии

1) Составьте список номинальной мощности для ряда приборов в вашем доме или комнате.Объясните, почему что-то вроде тостера имеет более высокий рейтинг, чем цифровые часы. Оцените энергию, потребляемую этими приборами в среднем за день (оценивая время их использования). Некоторые приборы могут указывать только рабочий ток. Если бытовое напряжение 120 В, используйте P = IV . 2) Проверьте общую мощность, используемую в туалетах на этаже или в здании вашей школы. (Возможно, вам придется предположить, что используемые длинные люминесцентные лампы рассчитаны на 32 Вт.) Предположим, что здание было закрыто все выходные, и что эти огни были оставлены включенными с 6 часов вечера.{2} R \\ [/ латекс].

• Энергия, используемая устройством с мощностью P за время t , составляет E = Pt .

Концептуальные вопросы

1. Почему лампы накаливания тускнеют в конце жизни, особенно незадолго до того, как их нити оборвутся?

Мощность, рассеиваемая на резисторе, равна P = V ² / R , что означает, что мощность уменьшается при увеличении сопротивления. Тем не менее, эта мощность также определяется соотношением P = I ² R , что означает, что мощность увеличивается при увеличении сопротивления.Объясните, почему здесь нет противоречия.

Задачи и упражнения

1. Какова мощность разряда молнии 1,00 × 10 ² МВ при токе 2,00 × 10 ⁴ A ?

2. Какая мощность подается на стартер большого грузовика, который потребляет 250 А тока от аккумуляторной батареи 24,0 В?

3. Заряд в 4,00 Кл проходит через солнечные элементы карманного калькулятора за 4,00 часа. Какова выходная мощность, если выходное напряжение вычислителя равно 3.00 В? (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Полоса солнечных элементов прямо над клавишами этого калькулятора преобразует свет в электричество для удовлетворения своих потребностей в энергии. (Источник: Эван-Амос, Wikimedia Commons)

4. Сколько ватт проходит через него фонарик с 6,00 × 10 ² за 0,500 ч использования, если его напряжение составляет 3,00 В?

5. Найдите мощность, рассеиваемую в каждом из этих удлинителей: (a) удлинительный шнур с сопротивлением 0,0600 Ом, через который 5.00 А течет; (б) более дешевый шнур с более тонким проводом и сопротивлением 0,300 Ом.

6. Убедитесь, что единицами измерения вольт-ампер являются ватты, как следует из уравнения P = IV .

7. Покажите, что единицы 1V ² / Ω = 1W, как следует из уравнения P = V ² / R .

8. Покажите, что единицы 1 A ² ⋅ Ω = 1 Вт, как следует из уравнения P = I ² R .

9. Проверьте эквивалент единиц энергии: 1 кВт ч = 3,60 × 10 ⁶ Дж.

10. Электроны в рентгеновской трубке ускоряются до 1,00 × 10 ² кВ и направляются к цели для получения рентгеновских лучей. Вычислите мощность электронного луча в этой трубке, если она имеет ток 15,0 мА.

11. Электрический водонагреватель потребляет 5,00 кВт за 2,00 часа в сутки. Какова стоимость его эксплуатации в течение одного года, если электроэнергия стоит 12,0 центов / кВт · ч? См. Рисунок 3.

Рисунок 3. Водонагреватель электрический по запросу. Тепло в воду подается только при необходимости. (кредит: aviddavid, Flickr)

12. Сколько электроэнергии необходимо для тостера с тостером мощностью 1200 Вт (время приготовления = 1 минута)? Сколько это стоит при 9,0 цента / кВт · ч?

13. Какова будет максимальная стоимость КЛЛ, если общая стоимость (капиталовложения плюс эксплуатация) будет одинаковой как для КЛЛ, так и для ламп накаливания мощностью 60 Вт? Предположим, что стоимость лампы накаливания составляет 25 центов, а электричество стоит 10 центов / кВтч.Рассчитайте стоимость 1000 часов, как в примере с КЛЛ по рентабельности.

14. Некоторые модели старых автомобилей имеют электрическую систему 6,00 В. а) Каково сопротивление горячему свету у фары мощностью 30,0 Вт в такой машине? б) Какой ток течет через него?

15. Щелочные батареи имеют то преимущество, что они выдают постоянное напряжение почти до конца своего срока службы. Как долго щелочная батарея с номиналом 1,00 А · ч и 1,58 В будет поддерживать горящую лампочку фонарика мощностью 1,00 Вт?

16.Прижигатель, используемый для остановки кровотечения в хирургии, выдает 2,00 мА при 15,0 кВ. а) Какова его выходная мощность? б) Какое сопротивление пути?

17. В среднем телевизор работает 6 часов в день. Оцените ежегодные затраты на электроэнергию для работы 100 миллионов телевизоров, предполагая, что их потребляемая мощность составляет в среднем 150 Вт, а стоимость электроэнергии составляет в среднем 12,0 центов / кВт · ч.

18. Старая лампочка потребляет всего 50,0 Вт, а не 60,0 Вт из-за истончения ее нити за счет испарения.Во сколько раз уменьшается его диаметр при условии равномерного утонения по длине? Не обращайте внимания на любые эффекты, вызванные перепадами температур.

Медная проволока калибра 19. 00 имеет диаметр 9,266 мм. Вычислите потери мощности в километре такого провода, когда он пропускает 1,00 × 10 ² A.

Холодные испарители пропускают ток через воду, испаряя ее при небольшом повышении температуры. Одно такое домашнее устройство рассчитано на 3,50 А и использует 120 В переменного тока с эффективностью 95,0%.а) Какова скорость испарения в граммах в минуту? (b) Сколько воды нужно налить в испаритель за 8 часов работы в ночное время? (См. Рисунок 4.)

Рис. 4. Этот холодный испаритель пропускает ток непосредственно через воду, испаряя ее напрямую с относительно небольшим повышением температуры.

21. Integrated Concepts (a) Какая энергия рассеивается разрядом молнии с током 20 000 А, напряжением 1,00 × 10 ² МВ и длиной 1.00 мс? (б) Какую массу древесного сока можно было бы поднять с 18ºC до точки кипения, а затем испарить за счет этой энергии, если предположить, что сок имеет те же тепловые характеристики, что и вода?

22. Integrated Concepts Какой ток должен вырабатывать подогреватель бутылочек на 12,0 В, чтобы нагреть 75,0 г стекла, 250 г детской смеси и 3,00 × 10 ² алюминия от 20 ° C до 90º за 5,00 мин?

23. Integrated Concepts Сколько времени требуется хирургическому прижигателю, чтобы поднять температуру на 1.00 г ткани от 37º до 100, а затем закипятите 0,500 г воды, если она выдает 2,00 мА при 15,0 кВ? Не обращайте внимания на передачу тепла в окружающую среду.

24. Integrated Concepts Гидроэлектрические генераторы (см. Рисунок 5) на плотине Гувера вырабатывают максимальный ток 8,00 × 10 ³ А при 250 кВ. а) Какая выходная мощность? (b) Вода, питающая генераторы, входит и покидает систему с низкой скоростью (таким образом, ее кинетическая энергия не изменяется), но теряет 160 м в высоте.Сколько кубических метров в секунду необходимо при КПД 85,0%?

Рисунок 5. Гидроэлектрические генераторы на плотине Гувера. (кредит: Джон Салливан)

25. Integrated Concepts (a) Исходя из 95,0% эффективности преобразования электроэнергии двигателем, какой ток должны обеспечивать аккумуляторные батареи на 12,0 В 750-килограммового электромобиля: отдых до 25,0 м / с за 1,00 мин? (b) Подняться на холм высотой 2,00 × 10 ² м за 2,00 мин при постоянной 25.Скорость 0 м / с при приложении силы 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? (c) Двигаться с постоянной скоростью 25,0 м / с, прилагая силу 5,00 × 10 ² Н для преодоления сопротивления воздуха и трения? См. Рисунок 6.

Рис. 6. Электромобиль REVAi заряжается на одной из улиц Лондона. (кредит: Фрэнк Хебберт)

26. Integrated Concepts Пригородный легкорельсовый поезд потребляет 630 А постоянного тока напряжением 650 В при ускорении.а) Какова его мощность в киловаттах? (b) Сколько времени нужно, чтобы достичь скорости 20,0 м / с, начиная с состояния покоя, если его загруженная масса составляет 5,30 × 10 ⁴ кг, при условии эффективности 95,0% и постоянной мощности? (c) Найдите его среднее ускорение. (г) Обсудите, как ускорение, которое вы обнаружили для легкорельсового поезда, сравнивается с тем, что может быть типичным для автомобиля.

27. Integrated Concepts (a) Линия электропередачи из алюминия имеет сопротивление 0,0580 Ом / км. Какова его масса на километр? б) Какова масса на километр медной линии с таким же сопротивлением? Более низкое сопротивление сократит время нагрева.Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

28. Integrated Concepts (a) Погружной нагреватель, работающий на 120 В, может поднять температуру 1,00 × 10 ² -граммовой алюминиевой чашки, содержащей 350 г воды, с 20 ° C до 95 ° C за 2,00 мин. Найдите его сопротивление, предполагая, что оно постоянно в процессе. (b) Более низкое сопротивление сократит время нагрева. Обсудите практические ограничения ускорения нагрева за счет снижения сопротивления.

29. Integrated Concepts (a) Какова стоимость нагрева гидромассажной ванны, содержащей 1500 кг воды, от 10 ° C до 40 ° C, исходя из эффективности 75,0% с учетом передачи тепла в окружающую среду? Стоимость электроэнергии 9 центов / кВт kWч. (b) Какой ток потреблял электрический нагреватель переменного тока 220 В, если на это потребовалось 4 часа?

30 . Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи 1,00 × 10 ² МВт мощности при 480 В? (b) Какая мощность рассеивается линиями передачи, если они имеют коэффициент 1.00 — сопротивление Ом? (c) Что неразумного в этом результате? (d) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

31. Необоснованные результаты (a) Какой ток необходим для передачи мощности 1,00 × 10 ² МВт при 10,0 кВ? (b) Найдите сопротивление 1,00 км провода, которое вызовет потерю мощности 0,0100%. (c) Каков диаметр медного провода длиной 1,00 км, имеющего такое сопротивление? (г) Что необоснованного в этих результатах? (e) Какие предположения необоснованны или какие посылки несовместимы?

32.Создайте свою проблему Рассмотрим электрический погружной нагреватель, используемый для нагрева чашки воды для приготовления чая. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете необходимое сопротивление нагревателя, чтобы он увеличивал температуру воды и чашки за разумный промежуток времени. Также рассчитайте стоимость электроэнергии, используемой в вашем технологическом процессе. Среди факторов, которые необходимо учитывать, — это используемое напряжение, задействованные массы и теплоемкость, тепловые потери и время, в течение которого происходит нагрев.Ваш инструктор может пожелать, чтобы вы рассмотрели тепловой предохранительный выключатель (возможно, биметаллический), который остановит процесс до того, как в погружном блоке будут достигнуты опасные температуры.

Глоссарий

электрическая мощность:

скорость, с которой электрическая энергия подается источником или рассеивается устройством; это произведение тока на напряжение

Избранные решения проблем и упражнения

1. 2,00 × 10 ¹² Вт

5.{6} \ text {J} \\ [/ latex]

11. 438 $ / год

13. $ 6.25

15. 1.58 ч

17. 3,94 миллиарда долларов в год

19. 25,5 Вт

21. (а) 2,00 × 10 ⁹ Дж (б) 769 кг

23. 45.0 с

25. (а) 343 A (б) 2,17 × 10 ³ A (в) 1,10 × 10 ³ A

27. (а) 1,23 × 10 ³ кг (б) 2,64 × 10 ³ кг

29. (a) 2,08 × 10 ⁵ A
(b) 4,33 × 10 ⁴ МВт
(c) Линии передачи рассеивают больше мощности, чем они должны передавать.
(d) Напряжение 480 В неоправданно низкое для напряжения передачи. В линиях передачи на большие расстояния поддерживается гораздо более высокое напряжение (часто сотни киловольт), чтобы уменьшить потери мощности.

13 наиболее распространенных проблем со светодиодным освещением

Вы, наверное, хорошо знаете, что светодиод может прослужить вам более 50 000 часов, сэкономив сотни долларов за весь срок службы лампы. Это все прекрасно, ЕСЛИ ваш светодиод действительно продолжает работать должным образом.

Возможно, вы столкнулись с неисправными или плохо работающими светодиодами в своем помещении, и вы разочарованы потерянной экономией и заявили о долгосрочной выгоде.

Сделайте передышку, потому что вы должны понимать, что светодиодная технология чувствительна, развивается, и это не просто вопрос выбора самого дешевого варианта на рынке.

Светодиодные продукты, прошедшие тщательную проверку и сертифицированные, прослужат вам долго и хорошо при правильном использовании. В конце концов, вы получаете то, за что платите.

Также полезно иметь в виду, что светодиоды ближе к тщательно откалиброванным компьютерным технологиям, чем к лампам накаливания, и это позволяет рассматривать их как таковые.

У светодиодных ламп есть несколько виновников, но наиболее важно знать, что высокая температура и плохая вентиляция — самые большие проблемы, которые сокращают срок службы светодиодной лампы.

13 распространенных проблем, из-за которых выходит из строя светодиод

Я расскажу вам о наиболее распространенных сбоях, с которыми сталкиваются пользователи, и помогу вам разобраться в работе светодиодов, чтобы понять, почему возникают сбои и как их предотвратить.

Проблема № 1: Использование светодиода при токе выше номинального

Светодиоды

— это устройства, управляемые током, и они чувствительны к колебаниям тока.Когда светодиод включен, он испытывает пусковой ток.

Подключение светодиода к розетке, когда он включен, называется горячим подключением и может повредить полупроводники в лампе.

Даже когда лампа включается и выключается слишком много раз без необходимости, ток в цепи выходит за пределы расчетных параметров из-за накопленного в драйвере напряжения и может повлиять на полупроводник.

Следовательно, в лампах хорошего качества функция «плавного пуска» предназначена для предотвращения скачков тока в цепи.

Точно так же, если ток, подаваемый в цепь, превышает номинальный ток лампы, это создаст большее давление в цепи, что в конечном итоге приведет к выходу из строя светодиода.

Проблема № 2: Светодиоды не остаются холодными

Когда светодиодные лампы не охлаждают по какой-либо причине, они преждевременно выходят из строя. Правило номер один для поддержания работы светодиодов — поддерживать их в прохладном состоянии.

По сути, использование светодиодов вместе с другими типами ламп в закрытом светильнике с несколькими розетками может нанести вред вашему светодиоду, поскольку другие лампы повышают температуру окружающей среды внутри светильника.Таким образом, даже если ваш светодиод хорошего качества с хорошо продуманным радиатором, он все равно выйдет из строя из-за неожиданно избыточного тепла.

Кроме того, расположение светодиодной лампы также имеет значение для охлаждения. Их расположение вверх или вниз позволяет горячему воздуху выходить по всей длине колбы за счет конвекции. Вот почему, если ваш не закрытый номинальный светодиод направлен вниз, верхняя часть светильника должна быть открыта, чтобы позволить теплу выходить.

И наоборот, размещение лампы сбоку приводит к большему удержанию тепла.Поэтому важно заранее знать свое применение в освещении и получить светодиод с большей конструкцией радиатора, например, при установке сбоку. В противном случае вы столкнетесь с перегоревшей лампочкой.

Точно так же их использование в жаркой среде, например, в теплом климате, в непроветриваемых гаражах, возле кухонной плиты или в других труднодоступных местах, например, без надлежащего охлаждения, может повысить температуру перехода и поджарить водителя.

Проблема № 3: Плохое соединение проводов или припой

Высококачественные светодиодные лампы и проверенные производители проходят строгий набор тестов, которые проходят их продукты.Таким образом, все компоненты внутри лампы, особенно провода и припой, удерживающие все на месте, также проходят специальные испытания.

Только тогда лампы хорошего качества служат столько, сколько заявлено. И наоборот, дешевые и недорогие светодиодные лампы быстро выходят из строя.

В дешевых лампах, когда внутренний нагрев становится даже немного выше идеального, паяные соединения могут высохнуть и расслоиться. Схема, спаянная вручную с использованием бессвинцового припоя, дешевле.

В дополнение к проблеме плохой инженерии, если эмиттеры соединены последовательно в цепи, то выходит из строя вся лампочка, даже если выходит из строя один эмиттер.

Проблема № 4: Дешевые лампочки

Идя дальше, дешево сделанные светодиоды можно определить по нескольким признакам. Одним из первых убедительных признаков всегда будет цена ниже рыночной или слишком хорошая, чтобы быть истинной ценой.

Во-вторых, если лампа весит больше, вы можете предположить, что качество компонентов будет лучше, чем у дешевых лампочек, из-за материалов и количества используемых компонентов.

Алюминиевый корпус можно заменить пластиковым, а количество компонентов, регулирующих ток и напряжение, можно уменьшить для экономии средств.

Точно так же вам следует изучить окраску или порошковое покрытие лампы. Если это сделано некачественно, то вы можете быть уверены, что невидимые компоненты, скорее всего, тоже будут низкого качества.

Размер микросхемы также будет иметь значение, поскольку маленькая микросхема будет излучать меньше света и будет более неустойчивой к колебаниям тока, что приведет к ее выходу из строя. Кроме того, если микросхемы постоянного тока отсутствуют вообще, то лампочка не может регулировать скачки напряжения, перегорая ваш светодиод.

Однако наиболее частой точкой отказа являются дешевые конденсаторы, которые перегорают из-за избыточного или нерегулируемого тепла или тока.

Остальная часть лампы работает в обычном режиме, и замена вздувшегося конденсатора на качественный обычно помогает.

Проблема № 5: Использование светодиода с лампами накаливания

Лампы накаливания и закрытые светильники не имеют эффективного управления теплом, поскольку они не предназначены для отвода тепла. Светодиодные лампы не выдерживают очень высоких температур. Они могут быстро выйти из строя из-за высокой температуры окружающей среды в приспособлении.

Таким образом, если светодиодная лампа используется в закрытом или старомодном светильнике, захваченный воздух медленно нагревается.Некуда деться, он начинает нагревать светодиодные компоненты.

Это заметно хуже, если светодиод также не имеет или имеет плохо спроектированный радиатор, который не может отводить тепло от чувствительной схемы.

Лампы накаливания предназначены для традиционных лампочек, и когда радиатор в светодиодной лампе нагревается, единственный способ рассеять его — к розетке, где находятся контакты и корпус.

Традиционные лампы излучают тепло от самой лампы.Им не требовались розетки, выдерживающие высокие температуры.

В результате светодиодные лампы могут быстро нагреть старые патроны светильников, закоротить провода и поджарить саму лампу, даже увеличивая вероятность ожогов, курения и возгорания.

Наконец, даже если вы используете закрытый номинальный светодиод в закрытом светильнике, но размер светильника слишком мал по сравнению с световым потоком лампы, тепловой путь рассеивания тепла сокращается. В конце концов, лампочка может выйти из строя.

Проблема № 6: Управление температурным режимом ламп

Светодиодные лампы

ненавидят тепло, особенно если тепло исходит из самой лампы. Температура светодиода также измеряется в месте перехода светодиода, в том месте, где находится излучатель.

Таким образом, если лампу рекомендуется эксплуатировать при комнатной температуре от 20 ° C до 25 ° C (68-77 ° F), тогда температура перехода будет уже в диапазоне от 60 ° C до 80 ° C (140-176 ° F). .

Полупроводники также выделяют тепло, которое необходимо отводить.Тепловой путь отводит тепло от соединения и полупроводников к внешней стороне осветительной арматуры.

Все, от материала, на котором размещены излучатели, до эпоксидной смолы, используемой для скрепления предметов, и, наконец, конструкции радиатора и использования материалов, способствует отводу тепла.

Если какой-либо из них не хорошего качества, то у лампы больше шансов выйти из строя из-за перегрева.

Проблема № 7: Цветопередача

Лампа накаливания имеет 100% индекс цветопередачи (CRI), потому что она излучает свет, наиболее похожий на свет солнца, делая ваше пространство ярким, ярким и аутентичным по цвету.

Однако при замене светодиода возникает проблема с более низким индексом цветопередачи. Индекс цветопередачи светодиодных ламп составляет от 65 до 95.

Более низкий индекс цветопередачи повлияет на красный и зеленый цвета, а также на внешний вид кожи кавказских и азиатских людей.

Если вы хотите установить более высокую цветовую температуру, чтобы имитировать естественный дневной свет, знайте, что вы потеряете индекс цветопередачи. Таким образом, хотя свет будет естественного цвета для просмотра, объекты, которые он освещает, будут плохо отображаться.

Кроме того, люди могут отдавать предпочтение либо более белому / более холодному свету (около 5000K) из-за его преимуществ при выполнении задач с высокой контрастностью, либо желтому / более теплому свету (около 2200K) из-за расслабляющей рассеянной атмосферы.

Проблема усугубляется тем, что с повышением цветовой температуры индекс цветопередачи ухудшается.

Таким образом, это компромисс между высококонтрастным светом, который похож на дневной свет, и снижением цветопередачи.

Знание этих различий важно, иначе вы получите светодиод, который не будет работать так, как ожидалось.

Проблема № 8: Эффективность излучения света

Из-за старых способов измерения света при погасании ламп накаливания и новых способов измерения яркости приходящих светодиодов может возникнуть небольшая путаница в отношении лучшего способа сравнительного измерения светоотдачи.

Чтобы измерить эффективность светодиодных ламп, нужно посмотреть, насколько хорошо источник света преобразует энергию (ватт) в свет (люмены) по формуле люмен / ватт.

Это дает нам «световую отдачу» лампы, которая составляет люмен на ватт.

Таким образом, если у вашего светодиода низкая эффективность, это указывает на устаревшую технологию или дешевую лампу, которая не будет хорошо преобразовывать ватт в люмен.

Это стоит дороже в долгосрочной перспективе или не прослужит так долго, как сейчас светодиоды.

Обычно эффективность светодиода составляет 30-90 лм / Вт.

Если не указано иное, правило состоит в том, чтобы искать лампы с наибольшим люменом, а затем выбирать ту, которая потребляет наименьшее количество ватт для их генерации.

Проблема № 9: Незаменимые встроенные светодиоды

Интеграция светодиода в осветительную арматуру дает множество функций, таких как улучшенный дизайн, добавленная стоимость вашего продукта и больший контроль над светом.

Большие сомнения возникают при выходе из строя светодиодной лампы внутри светильника.

Поскольку светодиод закреплен внутри светильника и не может быть открыт или заменен дома, замена становится утомительной.

Теперь необходимо считать, что прибор вышел из строя. Либо весь прибор нужно отвозить в сервисный центр для ремонта, либо реже его нужно утилизировать и полностью заменить на новый.

Еще одно решение — для авторизованных электриков компании посетить ваше помещение и отремонтировать прибор. Все эти способы сложнее простой замены неисправной лампочки.

В долгосрочной перспективе, когда срок службы светодиодной лампы внутри светильника истечет, его полезность прекратится.

Если вы все равно хотите заменить свой светильник, а также с увеличенным сроком службы и гарантиями на встроенные светодиоды, было бы более рентабельным установить интегрированное решение.

Всегда сохраняйте чеки!

Проблема № 10: Неисправные текущие драйверы

Наиболее рекомендуемый способ работы светодиода — использование низковольтных драйверов постоянного тока, поскольку они являются наиболее эффективными и надежными.

Они преобразуют переменный ток или импульс от импульсного источника питания и выдают постоянный ток для обеспечения безопасности светодиода.

Поскольку светодиоды представляют собой небольшие элементы компьютерной техники, в цепи могут возникать неисправности, в результате чего драйверы перегреваются и выходят из строя.

Дешевый светодиод может пропускать больше энергии, вызывая избыточное тепло.

Светодиод фактически является заложником установленного драйвера, и ваша лампа будет работать ровно настолько, насколько хороши самые слабые звенья и компоненты внутри, например, драйвер.

Все больше и больше производителей делают долговечные драйверы, сопоставимые со сроком службы светодиодов, поэтому посмотрите спецификации и обратите внимание на качество.

Проблема № 11: Несовместимые / устаревшие диммеры

С появлением новой светодиодной технологии старые схемы диммирования, уже установленные в домах и офисах, больше не совместимы со светодиодами.

Обычные лампы диммировались простым изменением напряжения, что легко могли сделать старые мощные схемы диммирования.Напротив, светодиодная лампа — это твердотельное устройство со встроенной схемой, работающее с низким энергопотреблением.

Со всеми этими дополнительными компонентами существует множество комбинаций диммеров и светодиодов, и не все будут работать должным образом.

Некоторые общие проблемы, которые возникают, среди прочего, включают мерцание, пропадание (отсутствие света в конце градиента), негладкость (нелинейный свет от слабого до яркого).

В конце концов, при изменении напряжения и мощности ваши светодиоды выйдут из строя из-за несовместимого диммера.

Вам необходимо проверить, совместим ли каждый тип светодиода с каждым типом диммера, так как на рынке много вариантов, и простая покупка продуктов с аналогичным рейтингом не поможет.

Проблема № 12: Сложные схемы

Несмотря на эволюцию светодиодов, где освещение становится все лучше и лучше, схемы все еще могут быть сложными с драйверами, конденсаторами, полупроводниками и излучателями, и все они увеличивают вероятность отказа, если нагрев и использование не управляются должным образом.

Без сомнения, примерно в 60% случаев местом преступления является монтажная плата.

И чем больше функций у лампы, тем больше в ней цепей и, следовательно, больше точек отказа.

Эти расширенные функции управляют током, эффектом затемнения, подключением к Wi-Fi и другими передовыми технологиями.

Это гонка за лучшее сочетание повышенной эффективности и расширенных функций, при этом светодиодные технологии становятся лучше в короткие сроки.

Проблема № 13: Сообщенный срок службы

Из-за всех вышеперечисленных причин и того факта, что рынок является очень новым, трудно определить фактический срок службы светодиода в реальных сценариях.

Вот почему большинство оценок и отчетов являются теоретическими или проверены в лабораторных условиях.

В реальных условиях лампа не будет подвергаться идеальным лабораторным условиям, таким как стабильный ток, идеальная температура окружающей среды, лучшее приспособление или наиболее совместимый диммер.

Следовательно, к заявленным срокам службы светодиодов следует относиться с недоверием.

Ваш практически используемый светодиод может подвергнуться неожиданным скачкам напряжения. Более высокая температура окружающей среды или несовместимые диммеры и светильники, так что имейте это в виду при поиске технических характеристик ламп.

Заключительные слова

Возможно, светодиодной индустрии необходимо усилить регулирование и тестирование для компромисса между все большим и большим количеством функций, увеличивая потенциальные точки отказа.

Улучшенные гарантии также успокоят потребителей, а бесплатная замена должна быть добавленной стоимостью для премиальных брендов.