«Вечная» гирлянда — как она работает, устройство.

Гирлянда, собранная на обычных миниатюрных лампочках или современных светодиодах — это неизменный спутник всех зимних праздников.

Многим
нравится такая декоративная подсветка не только под Новый Год, но и в будние
дни. Главное отключить режим стробоскопа или мерцания.

Однако настоящей головной болью в таких украшениях всегда являлся выход из строя одной единственной лампочки. Стоит перегореть любому элементу в последовательной цепочке, и вся гирлянда тут же переставала светить.

Тот, у кого есть мультиметр и навыки электронщика, еще могут попытаться самостоятельно найти неисправность. А что делать всем остальным?

Вырезать из цепочки неисправный элемент и соединять провода напрямую? Этого делать ни в коем случае нельзя.

Если вы
уменьшите количество ламп в гирлянде, вы тем самым измените сопротивление в
цепи. Нагрузка и напряжение на оставшихся элементах возрастет, и они как
семечки начнут гореть один за другим.

В конце концов случится КЗ и пожар на ёлке.

Старые елочные гирлянды

В СССР были “хитрые” патрончики с длинным язычком посередине. Когда сгорала гирлянда, каждую лампочку нужно было выкрутить на 1,5-2 оборота и язычок при этом замыкался.

Если
гирлянда начинала светить, значит вы нашли неисправную лампочку. Если нет,
патрон вкручивался обратно и поиск продолжался.

А
представьте, что у вас сгорело одновременно две лампы — замучаешься крутить патроны.

Также были
попытки выпускать спецпатрончики с резиновым основанием. Внизу патрона
встраивались доп.контакты, которые можно было замкнуть обычным сдавливанием
пальцев.

Таким
образом стремились облегчить поиск неисправного элемента.

Однако все
равно вопрос по замене лампы оставался актуальным. Многие до сих пор советуют
вместе с одной гирляндой сразу покупать запасную и ее лампочки использовать для
замены.

Совет, кстати, на такой уж и глупый. Год от года модели меняются и через пару лет вы просто не сможете найти нужную лампочку в продаже.

А с гирляндой донором новогодняя подсветка прослужит и вам, и вашим детям. И все же есть более изысканное решение проблемы.

Устройство лампочки с шунтом

Не многие
знают, но инженеры еще в 50-х годах придумали, так называемую “вечную”
гирлянду, в которой перегоревшая лампочка сама себя “чинит” и вся подсветка
продолжает гореть без вашего вмешательства в ее внутренности.

Подобное
изобретение первоначально использовалось в метрополитене на старых вагонах. Там
подсветка в вагоне тоже выполнена по последовательной схеме.

На “усики”
лампочки, где крепится вольфрамовая спираль, дополнительно наматывается
тоненькая проволочка.

При этом она
изначально не контактирует с ножками электродов, пока лампочка жива и не
перегорела.

Как же это все работает в аварийной ситуации? Некоторые ошибочно считают, что при перегорании вольфрама ножки “усиков” пружинят, и тем самым замыкают контакты на проволоке. Это не так.

Даже если бы
изначально ножки были подпружинены, вольфрамовой нити не хватило бы усилия,
чтобы их удержать. Никуда они не раздвигаются и в случае сгорания нити.

Все дело в
умном применении химических свойств материалов.

Изначально
сопротивление шунта в несколько раз больше, чем у вольфрама лампочки, поэтому
весь ток идет через спираль. Сам шунт сделан из алюминия и при этом покрыт
оксидным слоем.

Оксид
выступает в качестве своеобразного изолятора.

В нормальном
режиме напряжение на лампочке маленькое, но как только перегорает спираль, ток
через лампочку течь перестает, и оно поднимается до сетевого 220В.

В этот
момент как раз и происходит пробой оксидного слоя. Ток начинает уже течь через шунт.

Таким образом, перегоревшая лампочка становится обычной перемычкой в общей цепи.

Да, безусловно, сама она перестает светить, однако на работу гирлянды это практически никак не сказывается. Разве что немного увеличивается яркость.

Опасна ли такая гирлянда?

При этом многие боятся, что из-за изменения сопротивления в цепи, остальные лампы также начнут выходить из строя, и в конечном итоге все закончится банальным коротким замыканием.

Во-первых,
сопротивление шунта подобрано таким образом, чтобы в рабочем режиме при
прохождении через него тока это не сказывалось на работоспособности всей
гирлянды.

Сопротивление
проволочки должно быть эквивалентно сопротивлению нити накала в холодном
состоянии.

А во-вторых,
даже если в аварийной ситуации и случится превышение токовой нагрузки в
несколько раз, этот самый шунт просто сыграет роль предохранителя и сгорит,
разорвав цепочку.

Еще один
плюс такой “защиты” – вы без всяких приборов увидите, какую конкретно лампочку
в цепи нужно заменить. Откровенно говоря, изначально именно для этого и была
придумана вся затея.

Вовсе не для
того, чтобы гирлянда дальше светила, а чтобы быстро найти и заменить перегоревшую
лампу.

Такие
гирлянды, чаще всего зарубежного исполнения, до сих пор можно встретить в наших
магазинах.

Для
идентификации внимательно присматривайтесь к колбе. Тоненький проводок возле
основания легко различим без всяких микроскопов.

Единственный
минус – скачки напряжения.

При резком
повышении напряжения в розетке, на всех колбах может произойти перегорание
оксидного слоя в шунтах. Вот тогда-то у вас действительно как следует бабахнет.

Лампочку в
подобной гирлянде можно даже разбить, разрушив ее колбу. При этом остальные “шарики”
по-прежнему будут светиться.

Аналоги “вечной” гирлянды

Помимо
миниатюрных новогодних гирлянд, подобные лампы выпускаются и под патрон Е27 на
напряжение 60В (трамвайные лампочки). Только в них вместо анодированной
перемычки используется тонкая анодированная пластина.

Принцип
работы тот же самый. Данный способ освещения был распространен в ретро вагонах
старого типа.

Лампочки
вкручивались в светильники СПЛ-55. В простонародии их называли “сиськами”.

Если
перемычка не срабатывала, то отключалась вся сторона вагона.

Конечно, лампочка накаливания в гирляндах — это уже прошлый век и все давным-давно перешли на светодиодные модели или даже лазерные подсветки.

Но даже и в них иногда можно столкнуться с подобным фокусом — один светодиод сгорел, остальные продолжают светить (и это при последовательном подключении!).

Неужели и здесь работает волшебная “перемычка”? Нет, это всего лишь свойство pn-перехода, при выходе из строя, он либо пробивается, либо обрывается.

Причём, пробой может быть обратимым, то есть, пробитый pn-переход может восстанавливаться. Тут, что называется, как карта ляжет.

Ссылка на основную публикацию