Низковольтные лампы накаливания применяются для освещения помещений и рабочих мест в случае, когда предъявляются повышенные требования к технике безопасности, а также при питании осветительных приборов от аккумуляторных батарей.
Как и обычные лампы накаливания, рассчитанные на питание от сети переменного тока 220 В/50 Гц, низковольтные лампы также чаще всего перегорают в момент подачи на них напряжения питания.
Лампа накаливания мощностью 60 Вт (а это довольно дефицитная и дорогая пампа), рассчитанная на номинальное напряжение питания 12 В переменного или постоянного тока, после разогрева её вольфрамовой спирали потребляет ток около 5 А. При комнатной температуре сопротивление спирали такой лампы около 0,3 Ом — это означает, что при подключении такой лампы к источнику тока с малым внутренним сопротивлением бросок тока через её спираль будет около 40 А. Бросок тока через лампу накаливания, рассчитанную на питание более высоким напряжением, можно легко уменьшить с помощью последовательно включенного с ней терморезистора с отрицательным ТКС (сопротивление которого уменьшается в процессе нагрева его корпуса). Для низковольтных ламп такое схемное решение не подходит из-за большого сопротивления разогретого терморезистора, относительно рабочего сопротивления вольфрамовой спирали осветительной лампы, что заметно снижает её яркость свечения.
Чтобы уменьшить вероятность перегорания лампы в момент включения и значительно продлить срок её службы, можно изготовить несложное устройство по принципиальной схеме, показанной на рисунке. Устройство, собранное по этой схеме, можно подключать как к источнику переменного тока 50 Гц 12 В (понижающему трансформатору), так и к источнику постоянного тока напряжением 12 В, например автомобильному аккумулятору. Лампа накаливания EL1, в момент включения питания, подключена к источнику тока через последовательно включенные с ней резисторы R1, R2. Благодаря этому величина броска тока, через её нить накаливания, уменьшается до 6,1 А. Время разогрева её спирали, при работе в этом режиме, около 2…3 с, напряжение на выводах лампы после разогрева спирали около 6,4 В.
После включения напряжения питания устройства, через плавкий предохранитель FU1 напряжение постоянного или переменного тока поступает на мостовой выпрямитель напряжения, собранный на диодах Шотки VD1-VD4. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. После подачи питания через R3 начинает заряжаться конденсатор С2. Когда напряжение на его выводах достигнет 5 В, откроется маломощный тринистор VS1, контакты реле К1.1 замкнутся, на лампу накаливания поступит полное напряжение питания. Диод VD5 предназначен для быстрой разрядки конденсатора С2 после выключения питания.
В случае если по каким-то причинам контакты реле К1 не замкнутся через несколько секунд после включения питания, от фатального разогрева мощных токоограничительных резисторов R1, R2 конструкцию защитит самодельный многоразовый термопредохранитель FU2.
Конструкция и детали
Все детали устройства установлены на печатной плате размерами 70×60 мм. Дорожки, по которым идёт ток питания лампы накаливания, усиливают медным проводом диаметром около 1 мм, припаянном по всей длине соответствующих дорожек. Резисторы R1 и R2 мощные проволочные сопротивлением по 3,0…3,9 Ом, подойдут как импортные в белых прямоугольных керамических корпусах, так и отечественные, например, ПЭВ-10, С5-37-10. Вместо двух параллельно включенных резисторов мощностью по 10 Вт можно установить один проволочный резистор мощностью 25 Вт. Поскольку конструкции проволочных резисторов различного типа могут иметь большие отличия, печатную плату изготавливают после приобретения подходящих проволочных резисторов. Остальные резисторы любого типа общего применения, например, МЛТ, РПМ, С1-14, С1-14.
Конденсаторы — импортные аналоги К50-35, К50-68. Германиевый диод Д9 можно заменить Д18. Диоды Шотки 1N5819 можно заменить SB150, SK24, SK25. Такой же диод можно установить на место VD5. Вместо диодов 1N4148 можно установить любые из КД512, КД521, КД522.
Тринисгор КУ112А можно заменить MCR100-6RL, MCR100-8RL. Реле SDT-SS-112DM имеет сопротивление обмотки около 270 Ом, рассчитанной на рабочее напряжение постоянного тока 12 В. Подобран экземпляр, контакты которого надёжно и быстро замыкаются при напряжении на обмотке 6…6,5 В. Можно заменить любым аналогичным, контакты которого рассчитаны на коммутации тока не менее 5 А.
Термопредохранитель FU2 самодельный, представляет собой отрезок мягкого многожильного провода длиной 50 мм в ПВХ изоляции, сечение по меди 0,5 мм, изогнутого в форме буквы «Г», на который надета прямая витая стальная пружина длиной около 40 мм. Провод припаивают к выводу одного из проволочных резисторов как можно ближе к корпусу, а пружину закрепляют таким образом, чтобы при расплавлении припоя при нагреве корпуса и выводов резистора, она возвратной силой отсоединяла гибкий провод от проволочного резистора. Для этой цели желательно использовать легкоплавкий припой, но подойдёт и обычный ПОС-61. Для эффективной работы термопредохранителя желательно использовать проволочные резисторы с жёсткими лепестковыми выводами, а не с мягкими проволочными.
Конденсатором С2 устанавливают время задержки включения лампы накаливания на полную мощность, при указанной на схеме ёмкости С2 задержка будет около 2…3 с. Резистор R4 устанавливают в случае питания устройства только от источника напряжения 12 В переменного тока. Его сопротивление подбирают таким образом, чтобы напряжение на обмотке реле К1 составляло 11…13 В. При питании устройства только от источника напряжения постоянного тока R4 не устанавливают. При смешанном питании сопротивление R4 выбирают таким образом, чтобы обеспечить работоспособность К1 во всём диапазоне входных питающих напряжений. Испытанный изготовленный экземпляр устройства сохранял работоспособность при снижении напряжения питания постоянного тока до 7,5 В и переменного до 6 В.
Автор: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.
