Рабочая температура нити лампы накаливания составляет более двух с половиной тысяч градусов цельсия. Именно при такой температуре нить и начинает светиться. До рабочей температуры нить нагревается протекающим по ней током. Если нагрев происходит слишком быстро и неравномерно, то температуры соседних участков нити не успевают выравниваться за счёт теплопроводности, между соседними участками создаётся большой перепад температур, расширяются эти участки сильно неравномерно, в результате чего в нити возникают большие механические нагрузки и она рвётся. Похожий эффект можно наблюдать, если плеснуть холодной водой на раскалённый камень. Внешние слои камня при этом резко охлаждаются и сжимаются, в то время, как внутренние ещё остаются горячими и расширенными. В результате, как мы знаем, камень трескается.
Кроме эффекта, описанного выше, механические нагрузки возникают также из-за магнитного взаимодействия витков спирали, сила которого опять же пропорциональна силе тока.
Хорошо, ну а при чём же здесь всё-таки момент включения? Всё очень просто. В момент включения, когда нить холодная, её сопротивление значительно ниже, чем сопротивление в нагретом состоянии, соответственно и протекающий в это время ток значительно больше рабочего тока. Следовательно, в момент включения мы имеем максимальную скорость нагрева нити, а также максимальное магнитное взаимодействие витков. Зимой начальная температура, а значит и начальное сопротивление нити, ниже, чем летом, следовательно начальный ток ещё больше.
Как с этим бороться? Давайте подумаем. Избавиться от неравномерного нагрева нити мы не можем, поскольку он возникает вследствие дефектов самой нити (например, если нить неравномерна по толщине, то более тонкие участки имеют большее сопротивление и нагреваются быстрее и сильнее). Однако, мы вполне можем уменьшить скорость нагрева и магнитное взаимодействие между витками спирали. Для этого нужно всего лишь ограничить протекающий через нашу лампочку ток, чтобы он, в то время, пока спираль нагревается, не превышал рабочего значения (или хотя бы превышал его незначительно). Схему такого устройства, позволяющего при включении плавно увеличивать ток через лампочку, рассмотрим в этой статье.
Детали:
C1 — конденсатор 47мкФ x 16В
R1 — резистор 68кОм
R2 — резистор 6,8кОм
R3 — резистор 24кОм
T1 — полевой транзистор FDB6670AL
D1 — диод (любой)
Работает это устройство следующим образом: за счёт резисторов и конденсатора, установленного параллельно затвору полевика, напряжение на затворе транзистора растёт очень медленно, соответственно также медленно этот транзистор и открывается, что, в свою очередь, обеспечивает плавное увеличение напряжения на лампе и тока через неё. Делитель R1R3 задаёт максимальное напряжение на затворе. Резистор R2 дополнительно увеличивает время включения и защищает затвор транзистора, предотвращая любые возможности возникновения резких бросков тока через него.
Собранное устройство выглядит вот так:
А вот так оно выглядит в работе (в автомобильной фаре):
