Блок питания для галогенных ламп - классификация, расчет и подключение

Галогеновые лампы с каждым днем все активнее применяются в украшении различных торговых комплексов и витрин. Яркая цветовая гамма, насыщенность в передаче изображения придают им все большую популярность. Срок их службы намного больше, чем у обычных ламп. При этом они могут длительно работать без выключения. В галогенках используются нити накала, но процесс свечения, в сравнении с лампами накаливания, у них отличается благодаря наполнению баллона особым составом. Такие лампочки используются в различных светильниках, люстрах, кухонной мебели и бывают 220 и 12 вольтовые. Блок питания для галогенок напряжением 12 вольт необходим, потому что при прямом их включении в электрическую сеть произойдет короткое замыкание.

Технические характеристики

Вольтаж галогенок бывает не только 220 и 12 вольт. В продаже можно найти лампочки на 24 и даже на 6 вольт. Мощность тоже может быть различной – 5, 10, 20 ватт. Галогеновые лампы от 220 В включаются прямо в сеть. Тем, которые работают от 12 В, необходимы специальные устройства, преобразующие ток из сети для 12 вольт, – так называемые трансформаторы или специальные блоки питания.

Двенадцативольтовые галогенки работают очень хорошо. Раньше, в 90-е годы, применялся трансформатор больших размеров на 50 Гц, который обеспечивал работу только одной галогеновой лампы. В современном освещении применяются импульсные высокочастотные преобразователи. По размерам очень маленькие, но могут потянуть 2 – 3 лампы одновременно.

На современном рынке встречаются как дорогие, так и дешевые блоки питания. В процентном соотношении дорогих продается около 5 %, а дешевки намного больше. Хотя, в принципе, дороговизна – это еще не гарантия надежности. В крутых преобразователях, к сожалению, не используются высококачественные детали, а лишь применяются хитроумные схемные «навороты», способствующие нормальной работе блока питания хотя бы в течение гарантийного срока. Как только он заканчивается, устройство сгорает.

Классификация

Трансформаторы бывают электромагнитными и электронными (импульсными). Электромагнитные доступны по цене, надежны, их можно сделать при желании своими руками. У них есть и свои минусы – приличный вес, большие габаритные размеры, повышение температуры при длительной работе. А перепады напряжения значительно сокращают срок работы галогеновых ламп.

Электронные трансформаторы весят намного меньше, у них стабильное напряжение на выходе, они сильно не нагреваются, могут иметь защиту от КЗ и плавный пуск, увеличивающий срок эксплуатации лампы.

Трансформаторы для галогеновых ламп

Разбор будет проведен на примере блока питания . На выходе этот трансформатор имеет ни много ни мало – 5 ампер. Для такой небольшой коробочки значение потрясающее. Корпус сделан герметичным способом, с отсутствием всякого рода вентиляции. Наверное, поэтому некоторые экземпляры таких блоков питания плавятся от высокой температуры.

Схема преобразователя в первом варианте очень простая. Настолько минимален набор всех деталей, что вряд ли из нее можно что-то выкинуть. При перечислении видим:

мост из диодов;
RC цепь с динистором, чтобы запустился генератор;
генератор, собранный на полумостовой схеме;
трансформатор, понижающий входное напряжение;
низкоомный резистор, который служит в качестве предохранителя.

При большом перепаде напряжения такой преобразователь на 100% «сдохнет», приняв весь «удар» на себя. Все выполнено из довольно дешевого набора деталей. Лишь к трансформаторам нет никаких нареканий, потому что они сделаны на совесть.

Второй вариант выглядит очень слабым и недоработанным. В эмиттерные цепи вставлены резисторы R5 и R6 для ограничения тока. При этом совершенно не продумана блокировка транзисторов в случае резкого повышения тока (ее просто нет!). Сомнение вызывает электрическая цепь (на схеме она красным цветом).

выпускает галогеновые лампы мощностью до 60 ватт. Сила тока блока питания на выходе получается 5 ампер. Это многовато для такой лампочки.

При снятии крышки обратите особое внимание на размеры радиатора. Для выходных 5 ампер они очень маленькие.

Принцип действия галогенных ламп

Аналоги традиционных элементов накаливания экономичней, имеют увеличенный срок службы, дают приятный и не режущий глаза свет. Для низковольтных моделей нужен трансформатор, позволяющий правильно и безопасно подключить светильник.

Галогенки являются прямыми конкурентами светодиодов и по некоторым параметрам объективно их обходят. Они дешевле, дают свет, не раздражающий глаза. Низковольтные варианты допускается монтировать на площадках, чувствительных к высоким температурам, включая потолочные встроенные системы освещения.

Галогенкам пониженного напряжения обязательно нужен трансформатор. Возникает резонный вопрос – зачем? Они служат для преобразования сетевого показателя до параметра, на который рассчитана лампа (как правило, 12 вольт). К функциям трансформатора относится защита от перепадов напряжения и обеспечение плавного включения.

Расчет мощности трансформатора для ламп и схема подключения

Продаются сегодня различные трансформаторы, поэтому существуют определенные правила подбора необходимой мощности. Не стоит брать трансформатор слишком мощный. Он будет работать практически вхолостую. Недостаток мощности приведет к перегреву и дальнейшему выходу устройства из строя.

Рассчитать мощность трансформатора можно самостоятельно. Задачка скорее математическая и по силам каждому начинающему электрику. Например, необходимо установить 8 точечных галогенок напряжением 12 В и мощностью 20 ватт. Общая мощность при этом составит 160 ватт. Берем с запасом на 10 % примерно и приобретаем мощностью 200 ватт.

Схема №1 выглядит примерно таким образом: на линии 220 стоит одноклавишный выключатель, при этом оранжевый и синий провод подсоединяются ко входу трансформатора (первичные клеммы).

На линии 12 вольт все лампы подключаются к трансформатору (на вторичные клеммы). Соединяющие медные провода обязательно должны иметь одинаковое сечение, иначе яркость у лампочек будет разная.

Еще одно условие: провод, соединяющий трансформатор с галогеновыми лампами, должен быть длиной не менее 1,5 метров, лучше, если 3. Если сделать его слишком коротким, он начнет греться, и яркость лампочек снизится.

Схема №2 – для подключения галогеновых светильников. Здесь можно поступить по-другому. Разбить, к примеру, шесть светильников на две части. Для каждой установить понижающий трансформатор. Правильность такого выбора обусловлена тем, что при поломке одного из блоков питания вторая часть светильников все-таки будет продолжать работать. Мощность одной группы составляет 105 ватт. С небольшим коэффициентом запаса получаем, что приобрести необходимо два трансформатора на 150 ватт.

Совет! Каждый понижающий трансформатор запитайте своими проводами и соедините их в распределительной коробке. Места соединения оставьте в свободном доступе.

Особенности монтажа

Чтобы правильно подключить точечные светильники надо не только грамотно выбрать схему. Надо соблюсти определенную последовательность действий, которая зависит от типа потолка.

Надо всего лишь подключить несколько точечных светильников — и вы имеете красивый интерьер

В натяжные потолки

Точечные светильники обычно устанавливают с подвесными или натяжными потолками. Если потолки натяжные, все провода укладывают заранее. Их крепят к потолку, не подключая к питанию, размещают и закрепляют на подвесах светильники, затем подключают к ним провода и проверяют работу.

Подготовлено к установке натяжных потолков

Перед монтажом натяжных потолков питание отключают, вынимают лампы и снимают части, которые могут пострадать от температуры. После установки натяжных потолков в материале прорезают отверстия (светильники видны или их можно нащупать), устанавливают уплотнительные кольца, после чего собирают светильники.

В потолки из гипсокартона

Если потолок сделан из гипсокатрона, можно действовать по той же схеме, но монтировать светильники надо после того, как потолок будет зашпаклеван. То есть, развести проводку, оставить свободно свисающие концы проводки. Чтобы не возникли проблемы с определением мест расположения осветительных приборов, необходимо нарисовать подробный план с указанием точных расстояний от стен и друг от друга. По этому плану делают разметку и дрелью с коронкой соответствующего размера вырезают отверстия. Так как небольшие подвижки — в несколько сантиметров — могут быть, нарезая кабель оставляйте запас в 15-20 см. Этого будет вполне достаточно (но не забудьте, что провода крепятся к основному потолку и они должны на 7-10 см выходить за уровень гипсокартона. Если концы окажутся слишком длинными, их всегда можно укоротить, а вот нарастить — большая проблема.

Если необходима установка преобразователя

Есть второй способ подключить точечные светильники на гипсокартонный потолок. Он используется если источников света немного — четыре-шесть штук. Весь монтаж точечных светильников вместе с проводкой делают после того как завершили работу с потолком. До начала монтажа за уровень потолка заводят кабель/кабели от распределительной коробки. После окончания работ по шпаклевке и шлифовке делают разметку, сверлят отверстия. Через них прокидывают кабель, выводя концы наружу. После монтируют сами светильники.

Все несложно, но этот способ нельзя назвать правильным: кабели просто лежат на гипсокартоне, что точно не соответствует противопожарным нормам. На это еще можно закрыть глаза, если перекрытие бетонное, кабель взят негорючий, сечение провода не маленькое, соединение проводов сделано правильно.

Последовательность работ в фото формате

Если же перекрытия деревянные, по ПУЭ требуется прокладка в негорючих цельнометаллических лотках (кабель каналах) или металлических трубах. Смонтировать такую проводку можно только до начала работ с потолком. Нарушать правила монтажа очень нежелательно — дерево, электричество, выделение тепла при работе… не самое безопасное сочетание.

Переделка блока питания своими руками

Для работы галогенных ламп начали применяться импульсные источники тока с высокочастотным преобразованием напряжения. При домашнем изготовлении и налаживании довольно часто сгорают дорогостоящие транзисторы. Так как питающее напряжение в первичных цепях достигает 300 вольт, то к изоляции предъявляются очень высокие требования. Все эти трудности вполне можно обойти, если приспособить готовый электронный трансформатор. Он применяется для питания 12-вольтовых галогенок в подсветке (в магазинах), которые запитываются от стандартной электросети.

Существует определенное мнение, что получить самодельный импульсный блок питания – дело нехитрое. Можно лишь добавить выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор и стабилизатор напряжения. На самом деле все обстоит куда сложнее. Если к выпрямителю подключить светодиод, то при включении можно зафиксировать только одно зажигание. Если выключить и включить преобразователь в сеть снова, повторится еще одна вспышка. Чтобы появилось постоянное свечение, необходимо к выпрямителю подвести дополнительную нагрузку, которая, отбирая полезную мощность, превращала бы ее в тепло.

Один из вариантов самостоятельного изготовления импульсного блока питания

Описываемый блок питания вполне можно изготовить из электронного трансформатора мощностью 105 Вт. Практически этот трансформатор напоминает компактный импульсный преобразователь напряжения. Для сборки дополнительно понадобится согласующий трансформатор Т1, сетевой фильтр, выпрямительный мост VD1-VD4, выходной дроссель L2.

Схема двухполярного блока питания

Такой аппарат стабильно функционирует длительное время с усилителем низкой частоты мощностью 2х20 ватт. При 220 В и силе тока 0,1 А выходное напряжение будет 25 В, при увеличении силы тока до 2 ампер напряжение падает до 20 вольт, что считается нормальной работой.

Ток, минуя выключатель и предохранители FU1 и FU2, следует на фильтр, защищающий цепь от помех импульсного преобразователя. Середину конденсаторов С1 и С2 соединяют с экранирующим кожухом блока питания. Потом ток поступает на вход U1, откуда с выходных клемм пониженное напряжение подается на согласующий трансформатор Т1. Переменное напряжение с другой (вторичной обмотки) выпрямляет диодный мост и сглаживает фильтр L2C4C5.

Самостоятельная сборка

Трансформатор Т1 изготавливается самостоятельно. Число витков на вторичной обмотке влияет на выходное напряжение. Сам трансформатор выполнен на кольцевом магнитопроводе К30х18х7 из феррита марки М2000НМ. Первичная обмотка состоит из провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, сложенного вдвое. Вторичная обмотка состоит из 22 витков провода ПЭВ-2, сложенного вдвое. При соединении конца первой полуобмотки с началом второй получаем среднюю точку вторичной обмотки. Дроссель также изготавливаем самостоятельно. Его наматывают на таком же ферритовом кольце, обе обмотки содержат по 20 витков.

Выпрямительные диоды располагаются на радиаторе площадью не менее 50 кв.см. Обратите внимание, что диоды, у которых аноды соединены с минусовым выходом, изолируются от теплоотвода слюдяными прокладками.

Сглаживающие конденсаторы С4 и С5 состоят из трех параллельно включенных К50-46 емкостью по 2200 мкФ каждый. Такой способ применяется, чтобы снизить общую индуктивность электролитических конденсаторов.

На входе блока питания лучше будет установить сетевой фильтр, но возможна работа и без него. Для дросселя сетевого фильтра можно использовать ДФ 50 Гц.

Все детали блока питания располагаются навесным монтажом на плате из изоляционного материала. Полученная конструкция помещается в экранирующий кожух из тонкой листовой латуни или луженой жести. В нем не забудьте просверлить отверстия для вентиляции воздуха.

Правильно собранный блок питания не нуждается в налаживании и начинает сразу же работать. Но на всякий случай можно проверить его работоспособность с помощью подключения на выход резистора сопротивлением 240 Ом, мощностью рассеяния 3 Вт.

Светильники на 220 V

Использование встраиваемых светильников позволяет получить равномерное освещение. Кроме того, можно выбрать красивое размещение точечных светильников на потолке
Благодаря развитию новых технологий, были разработаны светильники, которые подключаются к питающей сети без понижающих трансформаторов, что значительно упростило применение точечных светильников. Поэтому, в основном используются светильники на 220 V, хотя в некоторых случаях лучше использовать понижающий трансформатор, для безопасности.

Варианты подключения: последовательное подключение

Эта схема включения предполагает последовательное включение точечных светильников (в виде гирлянды). Кроме достоинства схемы, которое связано с минимальным количеством проводников, этот вариант подключения имеет существенный недостаток. Дело в том, что последовательно соединенные светильники будут светиться не в полную силу и, чем больше будет включено светильников, тем слабее у них будет яркость свечения.

Схема последовательного включения точечных светильников

Схема отличается простотой, поскольку фаза подключается последовательно ко всем светильникам, а к последнему из них подается нулевой потенциал (нейтраль). На практике подобная схема подключения используется крайне редко.

Разводка электропроводки при последовательном подключении спотов

На рисунке ниже представлена подобная схема, где отмечена распределительная коробка и выключатель.

Схема последовательного подключения точечных светильников к двухклавишному (двойному) выключателю

Очень важно, чтобы фазный провод подключался к светильникам через выключатель, а нулевой провод – к последнему по схеме светильнику. Это очень важно из условий безопасности.

В случае применения 3-жильных проводов, когда используется защитный (заземляющий) проводник, то этот проводник подключается к корпусу светильника, если это предусмотрено конструкцией светильника.

Реализация такого варианта подключения наиболее приемлема с обычным проводом без двойной изоляции, поскольку один проводник требует нескольких разрывов, при этом второй проводник не требует никаких разрывов. Как было сказано выше, такой вариант подключения на практике практически не используется.

Параллельное подключение

Паралельное подключение светильников
Эта схема подключения получила наибольшее распространение, несмотря на то, что для ее реализации необходимо использовать больше проводников, хотя и не всегда. Зато этот вариант включения позволяет получить равномерное свечение всех светильников. Как правило, подключение светильников осуществляется с помощью негорючего кабеля, типа ВВГ, сечением 1,5 или 2,5 мм квадратных. Возможно применение 3-х жильного кабеля, если в схеме освещения предусмотрено защитное заземление.

Способы реализации

Подобную схему включения допустимо реализовать двумя способами:

Лучевое соединение, когда к каждому из светильников подходит отдельная пара проводов.
Шлейфное соединение, когда пара проводов поочередно подходит к каждому светильнику.

Два способа параллельного подключения точечных светильников

Шлейфное подключение

На этом рисунке, а также других рисунках, можно увидеть, как на практике реализуется подобная схема включения. После того, как провод выходит из распределительной коробки, он подходит к первому светильнику.

Так выглядит если делать это на подвесном или натяжном потолке

После его подключения, этот же провод (или другой отрезок провода) подходит ко второму светильнику и так далее, в зависимости от количества светильников.

На следующем изображении показано, как подключается четыре светильника подобным способом. В случае, когда требуется разделить светильники на группы, используется 2-х клавишный (3-х клавишный и т.д.) выключатель. Схема получается несколько сложнее, но при этом каждая группа подключается идентично, хотя количество проводов придется увеличить.

С выключателем на две клавиши

На представленном видео показан вариант реализации схемы, хотя клеммы допустимо использовать любой конструкции.

№5 Правильная проводка для точечного светильника. Скажи «нет» петелькам и шлейфам.

Лучевая схема включения

При такой схеме подключения, каждый точечный светильник подключается посредством отдельного отрезка провода. Хотя этот вариант более затратный с экономической точки зрения, он более надежный, так как уменьшается количество соединений (скруток, спаек, сварок и т.д.). Если в группу входит много светильников, то необходимо искать оптимальный вариант. В таком случае лучше дотянуть провод до какой-то средней точки на потолке, после чего от этой точки подключить отдельный светильник (каждый). Этот вариант более экономичный, но и он не лишен недостатков, поскольку в одной точке приходиться соединять несколько проводников одновременно, что снижает надежность. Кроме этого, точка соединения находится в труднодоступном месте, что делает схему неремонтопригодной.

На рисунке можно увидеть, что к каждому светильнику из одной точки (как правило из распредкоробки или из щитка освещения) выходят провода. Поскольку точка подключения находится в доступном месте, то схема подключения более надежная, тем более что она ремонтопригодная. Чтобы подключение оказалось надежным, то провода лучше обжать (скрутить), а затем сварить. Надежно, но непрактично, поскольку соединение получается неразъемным. Наилучший вариант – это применение специальных разъемов в виде клеммников, причем выбирать необходимо разъемы, рассчитанные на подключение определенного количества проводников.

Параллельное подключение — кабелем к каждому светильнику

Существуют, как безвинтовые, так и винтовые разъемы, которые не настолько дорогие, но надежность их находится на нужном уровне. Самое главное – это правильно рассчитать нагрузку, а также ток, протекающий через контакты. Если не соединять с запасом по току, то контакты, за счет нагрева, могут нарушиться, что может привести к аварийным режимам работы.

Так можно использовать винтовые клеммные колодки

Способ используется редко, особенно при больших токах нагрузки, тем более, что обеспечить надежный контакт в точках соединения нескольких проводников одновременно, не так просто.

Зачем галогенке трансформатор?

Галогенные лампы успешно конкурируют со светодиодами. Несмотря на лучшие эксплуатационные характеристики последних часто выигрывают именно галогенки, что объясняется их меньшей стоимостью и, соответственно, доступностью, а так же некоторыми особенностями светового пучка светодиодов, от которого могут уставать глаза.

Главный «козырь» светодиодов – работа без нагрева, что дает возможность их широкого использования. Такое же преимущество есть и у галогенок, но только у низковольтных ламп. Их можно устанавливать на участках, чувствительных к высокой температуре. Например, во встроенных в потолок светильниках.

Но при этом нужно понимать, что галогенные лампы пониженного напряжения смогут работать только с трансформаторами. Последние необходимы для преобразования сетевого напряжения до приемлемого для лампы показателя. Обычно это 12 В.

Помимо этого трансформатор защищает источник света от скачков напряжения, перегрева и короткого замыкания, а так же может обеспечивать возможность плавного включения освещения. Надо признать, что в среднем лампы с трансформаторами служат намного дольше. Хотя многое зависит от их качества.

Галогенные лампы низковольтного типа не способны работать от сетевого напряжения в 220 В, поэтому их необходимо подключать только через понижающий трансформатор