Светодиодные лампы и выключатель с подсветкой

Сегодня все больше и больше людей используют энергосберегающие лампы вместо обычных. Но, несмотря на все преимущества, существуют некоторые трудности при их использовании.

Например, многие покупатели жалуются, что светодиодные источники света некорректно работают с выключателями, имеющими подсветку.

Совместимость

Выключатели с подсветкой для светодиодных ламп – это очень удобный тип устройств, в его схему входит неоновый индикатор, благодаря которому можно быстро найти выключатель в темноте. Но, как правило, такие устройства хорошо сочетаются только с лампами накаливания и имеют проблемы со многими современными источниками света.

Образцы моделей выключателей с подсветкой и светодиодных ламп представлены на фото:

Несовместимость проявляется в том, что светильник может временами вспыхивать, излучать слабое мерцание либо тускло равномерно светиться.

Это относится ко всем светодиодным источникам: лентам с питанием от отдельных блоков, лампам для источников пониженного питания, и светильникам прямого включения. Подобное мерцание может зависеть от мощности лампочки. Иногда этих явлений удается избежать, например, при мощности блока питания выше 100 Вт.

Причина подобной несовместимости кроется в устройстве энергосберегающих светильников. Они работают от источника постоянного напряжения, поэтому каждый прибор включает в себя выпрямитель, питающийся от сети переменного напряжения.

Примерная схема подключения выключателя с подсветкой для светодиодных лампочек представлена на фото:

Для сглаживания пульсаций выпрямитель содержит в себе конденсатор. Когда светильник выключен, через индикатор подсветки идет небольшой ток, но этого тока хватает, чтобы зарядить конденсатор выпрямителя. По этой причине светильник будет тускло светиться или мерцать даже в выключенном состоянии.

Источник: elektrik24.net

Как устроен и работает выключатель с подсветкой

Конструкцию светодиодного выключателя опишем на примере двухклавишного устройства с подсветкой.

Механизм состоит из следующих элементов:

• одной входной, двух выходных клемм;
• токоограничивающего резистора;
• подвижных контактов.

Конструкция также включает в себя корпус, декоративную панель и накладки-клавиши.

При размыкании контактов светодиодного выключателя ток, поступающий по фазному проводу, поступает на резистор, затем на светодиод или неоновую лампу. Далее, напряжение проходит через осветительный прибор и выходит через ноль.

Так как лампа подсветки подключена через токоограничивающий резистор, напряжение в сети понижается и его хватает для подсветки, но недостаточно для работы люстры.

После замыкания контактов выключателя ток, который всегда движется по цепи с наименьшим сопротивлением, проходит через сеть, питающую лампу освещения, — в этой цепи напряжение практически равно нулю. Ток поступает и на цепь подсветки, но он настолько мал, что его недостаточно даже для работы неоновой лампы.

Применение светодиодного выключателя

Оснащенный подсветкой выключатель устанавливается там, где даже в дневное время темно, а постоянное использование осветительного прибора нецелесообразно. Применяют его также в помещениях, доступ к которым необходим ночью.

Чем больше источников освещения, тем больше потребуется клавиш на выключателе. Для управления освещением, состоящим из более трех осветительных приборов, используют наборные выключатели, которые устанавливают в один ряд.

Для управления освещением из нескольких мест приобретают специальный проходной выключатель с подсветкой.

Как выбрать светодиодный выключатель

Покупая светодиодный выключатель нет необходимости гнаться за дорогостоящими керамическими устройствами, так как потребляемая мощность приборов освещения в основном не очень большая.

В условиях бытового использования достаточно будет применения качественного пластикового светодиодного выключателя с надежной контактной группой. Ресурс таких приборов — около 40 000 коммутаций.

Осуществляют выбор также, исходя из дизайна устройства, типа включения — производят клавишные и поворотные, кнопочные, сенсорные и шнуровые.

По способу установки различают внутренние и наружные устройства. Разным может быть также материал корпуса — используют пластик, стекло, медь, нержавеющую сталь, а в качестве декоративного покрытия применяют сланец, позолоту и даже кожу.

Но на что действительно нужно обратить внимание, так это на класс защищенности (IP) — он указывает на возможность применения оборудования в тех или иных условиях.

Например:

1. Класс IP от 20 свидетельствует о том, что устройство слабо защищено от попадания пыли и влаги. Такое оборудование используют в жилых помещениях.
2. Класс IP 45 и выше используется для маркировки выключателей, пригодных для подключения в помещениях с высокой влажностью — ваннах, банях, кухнях, туалетах и т. д.


3. Класс с IP от 65 означает, что выключатель может применяться на улице. Такое электротехническое оборудование имеет повышенную защиту от пыли, попадания влаги. Устанавливается снаружи здания — под крыльцом, навесом, на крытых верандах. Имеет более массивные клавиши, а в месте ввода электропровода резиновый уплотнитель.

Чем выше класс, тем больше защищен прибор от внешних факторов. Это касается не только выключателей, но и розеток, тумблеров, остального электротехнического оборудования.

Как правильно провести монтаж

Механизм выключателя с подсветкой предполагает наличие небольшой лампы, которая светится, когда он выключен. Для подсветки устройства может использоваться небольшая неоновая лампа или светодиод вместе с элементом сопротивления. От лампы подсветки тянутся провода, которые необходимо подключить к питанию во время установки.

Подготовка к установке и обязательные меры безопасности

Без элементарных знаний по технике безопасности лучше вовсе не приступать к работе с электротехническим оборудованием. Неграмотный электромонтаж может привести к поражению током, выходу из строя электроприборов, возникновению пожара.

Основные правила поведения при работе с электричеством:

• все работы должны проводиться в обесточенной сети;
• недопустимо перегружать электросеть;
• проверить маркировку проводов на соответствие к подключаемой сети;
• поврежденный участок сети лучше заменить, а не ремонтировать;
• нельзя прикасаться к подключенному оборудованию мокрыми руками.

Определить характер проводников — где ноль, а где фаза — поможет обычная отвертка-индикатор или мультиметр. Индикатора достаточно, если электрическая сеть однофазная. Для анализа трехфазной сети используют мультиметр.

Пример монтажа 2-клавишного выключателя с подсветкой

Основные конструкционные отличия светодиодных выключателей — в механизме подсветки. Он может быть готовым к использованию и не требовать никаких действий для его подключения. В другом типе конструкции необходимо подсоединять провода, которые питают светодиодную или неоновую лампу.

Рассмотрим более сложный вариант — как подключить устройство с подсветкой, в котором проводники нужно подсоединять самостоятельно.

В первую очередь поддевают клавиши отверткой или другим подходящим инструментом и снимают их. Отделяют сердцевину (внутренний механизм) от корпуса.

Далее определяют правильность положения выключателя, используя индикатор. Для этого, с помощью касания к контактам отверткой с одной стороны и индикатором с другой, проверяют, включен или выключен прибор.

Если индикатор загорится — значит, включен. В этом состоянии поворачивают его так, чтобы клавиши нажатой стороной располагались сверху.

Один из проводов, идущих от индикатора, подключают к входной клемме, а второй присоединяют к контакту клавиши. Если клавиш несколько, то провод подключают к первой из них, начиная слева. Одновременно с проводом, идущим от индикатора к входной клемме, подсоединяют и фазный проводник.

Два отводящих фазных провода, которые идут к люстре, подключают к выходным клеммам одновременно со вторым проводом подсветки, следя, чтобы тот не выпал из контакта.

При таком способе подключения подсветка будет включаться после размыкания контактов с помощью первой клавиши. Вторая никакого влияния не будет иметь на выключение подсветки, и лампочка будет гореть даже при включенном освещении.

Чтобы индикаторная лампочка гасла при нажатии на любую из клавиш, необходимо самостоятельно делать перемычку, которая будет соединять индикатор с обеими клавишами.

Если не брать во внимание подключение подсветки, монтаж проходит как в обычном устройстве. Через распаячную коробку на выключатель ведут фазный проводник и подсоединяют его к входной клемме L, заводя его в отверстие и прикручивая винтом.

Далее к контактам устройства L1 и L2 подсоединяют два отводящих фазных провода, которые ведут к люстре также через распределительную коробку. Один из них подключают к одной лампе, другой к двум остальным. Ноль проходит через распаячный узел в монтажной коробке, далее идет на все лампы люстры, замыкая контакт.

Почему мигают энергосберегающие лампы

Светодиодный выключатель несовместим с работой энергосберегающих ламп. Конфликт устройств проявляется в кратковременном вспыхивании лампы в отключенном состоянии или в так называемом тлеющем режиме, когда лампа не выключается полностью, а еле-еле светится.

Происходит это потому, что внутри люминесцентной лампы есть электронный преобразователь (конденсатор), который постепенно подзаряжаясь от тока, проходящего через лампу подсветки, вспыхивает.

Аналогичное явление происходит и с блоками питания светодиодных лент, в которых также есть конденсатор, и который подпитывается от небольшого тока, поступающего от выключателя с подсветкой.

Производители энергосберегающих ламп указывают, что использование их продукции не совместимо с применением светодиодных выключателей и светорегуляторов.

Обойти это ограничение можно, если управлять работой осветительного прибора с помощью реле. От выключателя команда поступает сначала к реле, которое уже непосредственно руководит освещением.

Реле выпускается многими производителями электротоваров: Schneider Electric, ABB, Siemens. Поместить его можно под колпачком люстры, за карнизом, в котором установлена светодиодная линейка.

Можно применить еще один вариант решения проблемы — отключить неоновую лампу или светодиод от питания. Сделать это можно путем отсоединения проводов подсветки от клемм. Но тогда светодиодный выключатель утратит свои преимущества.

Рассмотрим решения, которые все же позволяют совместить подсветку и использование энергосберегающих ламп.

Как совместить лампы и выключатель

Если после выключения люминесцентная лампа мигает или слабо светится, проблему можно устранить, подключив параллельно точке освещения дополнительное сопротивление (резистор или конденсатор).

Для этого понадобится резистор номиналом 50 кОм и мощностью 2 Вт. Он поглотит лишний ток при включенной подсветке и не даст заряжаться конденсатору лампы.

Такой способ устранения причины мигания энергосберегающих ламп считается довольно опасным и опытные электрики не советуют применять его без достаточных навыков в проведении электротехнических работ.

Лучше использовать готовый блок защиты для люминесцентных и светодиодных ламп, который устраняет мерцание, защищает от перепадов электроэнергии, исключает помехи, идущие от ламп. Его подключение обязательно, если используется выключатель с подсветкой.

Защитный блок подключается параллельно лампам, которые работают некорректно — мерцают или слабо светятся в выключенном состоянии. Устанавливают его в корпус светильника или в стакан люстры.

Решения популярных проблем и неисправностей светодиодных ламп подробно изложены в этих статьях:

1. Почему светодиодные лампы горят при выключенном выключателе: причины и решения
2. Почему моргают светодиодные лампочки: поиск неисправности + как починить
3. Ремонт светодиодных ламп своими руками: причины поломок, когда и как можно отремонтировать самому

Выключатель с подсветкой своими руками

В процессе эксплуатации электрооборудования иногда оказывается, что в каком-то из помещений неплохо было бы иметь подсветку выключателя. Для этого необязательно покупать устройство — можно самостоятельно усовершенствовать старое.

Что для этого понадобится:

• обычный выключатель;
• светодиод с любыми характеристиками;
• резистор на 470 кОм;
• диод 0,25 Вт;
• провод;
• паяльник;
• дрель.

С помощью паяльника начинают собирать схему. Катод диода (помечен черной полоской) подсоединяют к аноду светодиода (у анода ножка длиннее). Резистор припаивается к положительному контакту светодиода и к проводу, который будет служить соединением с выключателем. Второй провод подсоединяется к катоду светодиода.

Далее подсоединяют все к механизму включения-выключения. Фазный проводник, который ведет к лампе, подключают в клемму вместе с одним из проводов, ведущих к светодиоду. Другой проводок подключают к входной клемме вместе с фазным проводом, который подает ток из электросети.

Нужно тщательно заизолировать оголенные участки провода и исключить касание проводников к корпусу, это особенно важно сделать, если он металлический.

Проверяют схему подключения выключателя с подсветкой на работоспособность так: клавиша, замыкая контакт, приводит к загоранию люстры или светильника, в выключенном состоянии загорается лампа светодиода. Если схема работает правильно, можно устанавливать приспособление в корпус.

Чтобы было видно освещение, выводят лампу светодиода в просверленное отверстие вверху корпуса. Делать это необязательно, если корпус светлый — свет будет пробиваться сквозь него.

Выключатель с индикатором включения

Выключатели с индикаторами отличаются от светодиодных совершенно другим принципом использования — лампа в них загорается тогда, когда включено освещение. Основное назначение контрольной лампы — сигнализировать о включенном освещении в подвале, на чердаке, в кладовой или на улице.

Используется для контроля расхода электроэнергии. Индикатор может устанавливаться для каждой из клавиш или только для одной из них.

Схема подключения и работы выключателя с функцией подсветки выстроена по следующему принципу. Контрольная лампа параллельно подключается к клеммам выключателя. Когда цепь замыкается, ток проходит через индикатор и осветительный прибор — оба загораются. Если выключатель выключен, ток не поступает ни к индикатору, ни к лампе.

Выводы и полезное видео по теме

Инструкция по подключению светодиодного выключателя:

Как установить подсветку своими руками:

Что делать, если энергосберегающие лампы светятся или мигают после выключения:

Выключатель с подсветкой может участвовать практически во всех схемах электрического освещения. Но для его правильного монтажа необходимо изучить конструкцию, принцип работы и нюансы, возникающие при взаимодействии с другим электротехническим оборудованием.

Поделитесь с читателями вашим опытом подключения светодиодного выключателя. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по теме статьи и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.

Источник: sovet-ingenera.com

Неоновый индикатор

Во многих выключателях используют неоновую лампочку в качестве индикатора, она представляет собой чаще всего стеклянный баллон, заполненный неоном, в котором размещены на некотором расстоянии друг от друга два электрода.

Давление газа очень небольшое – несколько десятых долей мм ртутного столба. В такой среде между электродами при подаче на них напряжения возникает так называемый тлеющий разряд – это светятся ионизированные молекулы газа. В зависимости от рода газа цвет свечения может быть самым разным: от красного у неона, до сине-зеленого у аргона.

На рисунке изображена миниатюрная неоновая лампочка, в электротехнике их чаще всего используют в качестве индикаторов наличия тока.

Подсветка на неоновой лампочке

Выключатель с подсветкой на неоновой лампочке очень надежен, срок службы лампочки более 5 тыс. часов, индикатор хорошо виден в темноте. Схема подключения проста.

На схеме изображено подключение подсветки из неонки к выключателю. L1 – это неоновая лампочка из типа МН-6, ток 0,8 мА, напряжение зажигания 90 В, это данные из справочника. R1 – гасящий резистор, S1 – выключатель освещения.

Расчет гасящего резистора

Сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

R=∆U/I  ОМ,

где R – сопротивление резистора (Ом);
∆U – разность (Uс – Uз) между напряжением сети и зажиганием лампы в вольтах;
I – сила тока лампы (А).

R=(220-90)/0,0008=162500 ОМ.

Ближайший номинал резистора 150 кОм. Вообще номинал резистора можно выбирать в пределах от 150 до 510 кОм, при этом лампочка нормально работает, при большем номинале увеличивается долговечность, и уменьшается рассеиваемая мощность.

Мощность резистора вычисляется по следующей формуле:

P=∆U×I Вт,

где P – мощность (Вт), рассеиваемая на резисторе;

P=220-90 × 0,0008 = 0,104 Вт.

Ближайший больший номинал мощности резистора – 0,125 Вт. Этой мощности вполне хватает, резистор едва заметно нагревается, не более чем до 40-50 градусов, что вполне допустимо. Если есть возможность, желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт.

Конструкция

Если припаять вывод резистора к любому выводу лампы, можно собрать схему.

Остается собранную схему подключить. Для этого при снятом корпусе выключателя вывод резистора подключается к одной клемме, а лампочки – к другой.

Теперь при выключенном положении клавиши, ток будет идти через схему (нижний рисунок), а так как ток ограничен сопротивлением, то силы его хватит, чтобы зажечь подсветку, но совершенно недостаточно для работы лампы освещения. При включении выводы схемы подсветки закорачиваются, и ток течет через выключатель, минуя подсветку, к лампе освещения (верхний рисунок).

Светодиодная подсветка

Часто встречается подсветка из светодиода, который представляет собой полупроводниковый прибор излучающий свет при протекании через него электрического тока.

Цвет светоизлучающего диода зависит от материала, из которого он изготовлен и в некоторой степени от приложенного напряжения. Светодиоды представляют собой соединение двух полупроводников различных типов проводимости p и n. Называют это соединение – электронно-дырочный переход, именно на нем возникает излучение света при прохождении через него прямого тока.

Возникновение светового излучения объясняется рекомбинацией носителей зарядов в полупроводниках, на приведенном ниже рисунке изображена примерная картина происходящего в светодиоде.

На рисунке кружком со знаком «–» обозначены отрицательные заряды, они находятся в зеленой области, так условно обозначена область n. Кружок со знаком «+» символизирует положительные носители тока, находятся они в коричневой зоне p, граница между этими областями и есть p-n переход.

Когда под действием электрического поля положительный заряд преодолевает p-n переход, то прямо на границе он соединяется с отрицательным. А так как при соединении происходит и возрастание энергии от столкновения этих зарядов, то часть энергии идет на нагревание материала, а часть излучается в виде светового кванта.

Конструктивно светодиод представляет собой металлическое, чаще всего медное основание, на котором закреплены два кристалла полупроводников разной проводимости, один из них является анодом, другой – катодом. К основанию приклеен алюминиевый рефлектор с закрепленной на нем линзой.

Как можно понять из рисунка ниже, немало в конструкции уделено внимания отводу тепла, это неслучайно, так как полупроводники хорошо работают в узком тепловом коридоре, выход за его границы нарушает работу прибора вплоть до выхода из строя.

Светодиоды очень чувствительны к превышению порогового напряжения, даже кратковременный импульс выводит его из строя. Поэтому токоограничивающие резисторы должны быть подобраны очень точно. Кроме того, светодиод рассчитан на прохождение тока только в прямом направлении, т.е. от анода к катоду, если прикладывается напряжение обратной полярности, то это также может вывести его из строя.

И все же, несмотря на эти ограничения, светодиоды широко применяются для подсветки в выключателях. Рассмотрим схемы включения и защиты светодиодов в выключателях.

Подсветка на светодиоде

На рисунке ниже приведена схема подсветки. Она содержит: гасящий резистор R1, светодиод VD2 и защитный диод VD1. Буква а – анод светодиода, k – катод.

Так как рабочее напряжение светодиода гораздо ниже сетевого, то для его снижения используют гасящие резисторы, в зависимости от потребляемого тока его сопротивление будет разным.

Расчет сопротивления резистора

Сопротивление резистора R рассчитывается по формуле:

где R – сопротивление гасящего резистора (Ом);

U_c – напряжение сети (здесь 220 В);

U_сд – рабочее напряжение светодиода (В);

I_сд – рабочий ток светодиода (А);

Сделаем расчет гасящего резистора для светодиода АЛ307А. Исходные данные: рабочее напряжение 2 В, сила тока от 10 до 20 мА.

Используя вышеприведенную формулу, R_макс=(220 – 2)/0,01=218 00 ОМ, R_мин= (220 – 2)/0,02=10900 ОМ. Получаем, что сопротивление резистора должно лежать в пределах от 11 до 22 кОм.

Расчет мощности

Также надо рассчитать мощность, рассеиваемую резистором, ее рассчитывают по формуле:

где Р – мощность, рассеиваемая на резисторе (Вт);

U_c – напряжение сети (здесь 220 В);

U_сд – рабочее напряжение светодиода (В);

I_сд – рабочий ток светодиода (А);

Подсчитываем мощность: Р_мин=(220-2)*0,01 = 2,18 Вт, Р_макс=(220-2)*0,02=4,36 Вт. Как следует из расчета, мощность, рассеиваемая резистором, довольно значительная.

Из номиналов мощностей резисторов самый ближайший больший – это 5 Вт, но такой резистор довольно больших габаритов, и спрятать его в корпус выключателя не удастся, да и впустую тратить электроэнергию нерационально.

Так как расчет проводился на максимально допустимый ток светодиода, а в таком режиме у него многократно снижается долговечность, снизив ток в два раза, можно убить двух зайцев: уменьшить рассеиваемую мощность и увеличить срок службы светодиода. Для этого надо просто увеличить сопротивление резистора вдвое до 22-39 кОм.

На рисунке выше приведена схема подключения подсветки к клеммам выключателя. К одной клемме подходит фазный провод сети, ко второй –провод от лампочки освещения, подсветка подключается к двум этим клеммам. Когда выключатель разомкнут, то через схему подсветки течет ток, и она горит, но лампа освещения не светится. Если выключатель замкнуть, то напряжение потечет по цепи, минуя подсветку, освещение включится.

Применение конденсатора

В качестве гасящего элемента можно применить конденсатор, он в отличие от резистора имеет не активное, а реактивное сопротивление, поэтому при прохождении через него тока на нем не выделяется тепло.

Все дело в том, что при движении электронов по проводящему слою резистора, они сталкиваются узлами кристаллической решетки материала и передают им часть своей кинетической энергии. Поэтому материал нагревается, а электрический ток испытывает сопротивление продвижению.

Совершенно другие процессы возникают при движении тока через конденсатор. Конденсатор в простейшем случае представляет собой две металлических пластины, разделенные диэлектриком, так что постоянный электрический ток через него течь не может. Но зато на этих пластинах может сохраняться заряд, и если его периодически заряжать и разряжать, то в цепи начинает течь переменный ток.

Расчет гасящего конденсатора

Если конденсатор включить в цепь переменного тока, то он через него будет протекать, но в зависимости от емкости и частоты тока его напряжение снизится на какую-то величину. Для вычисления используют следующую формулу:

где X_c – емкостное сопротивление конденсатора (ОМ);

f – частота тока в сети (в нашем случае 50 ГЦ);

С – емкость конденсатора в (мкФ);

Для расчетов эта формула не совсем удобна, поэтому на практике чаще всего прибегают к следующей – эмпирической, которая позволяет с достаточной точностью проводить подбор конденсатора.

C=(4,45*I)/(U-U_д)

Исходные данные: U_c –220 В; U_сд –2 В; I_сд –20 мА;

Находим емкость конденсатора С =(4,45*20)/(220-2)=0,408 мкФ, из ряда номинальных емкостей Е24 выбираем ближайший меньший 0,39 мкФ. Но при выборе конденсатора необходимо еще учитывать его рабочее напряжение, оно должно быть не меньше, чем U_c*1,41.

Дело в том, что в цепи переменного тока принято различать действующее и эффективное напряжение. Если форма тока синусоидальная, то действующее напряжение в 1,41 больше эффективного. Значит, конденсатор должен иметь минимальное рабочее напряжение 220*1,41=310 В. А так как такого номинала нет, то ближайший больший будет 400 В.

Для этих целей можно использовать пленочный конденсатор типа К73-17, его габариты и масса вполне позволяют разместить в корпусе выключателя.

Выключатель в работе. Видео

О совместной работе светодиодной лампы и выключателя с подсветкой можно узнать из этого видео.

Все расчеты, сделанные в статье, действительны для режима нормального свечения, при использовании их для выключателей номиналы резисторов можно скорректировать в сторону увеличения в 2-3 раза. Это уменьшит яркость свечения светодиода, неонки и мощность рассеивания резисторов, а значит, и их габариты.

Если в качестве гасящего сопротивления используется конденсатор, то его номинал нужно корректировать в сторону уменьшения для снижения яркости, а также габаритов, но рабочее напряжение конденсатора снижать нельзя.

Снижение силы тока через подсветку уменьшает вероятность мигания энергосберегающих ламп в темноте, так как уровень зарядки входного конденсатора в импульсном преобразователе этих ламп не достигает порога запуска.

Источник: elquanta.ru