Электрическая схема гирлянды

Никакое новогоднее украшение не будет полным без использования иллюминации. Причём схема гирлянды зависит от её типа, питающего напряжения и места использования. Их лампочки или светодиоды излучают свет постоянно либо переключаются, создавая эффект падающего снега или искрящихся льдинок.

Но, самое главное, чтобы они работали. Давайте рассмотрим, как соединены лампочки в елочной гирлянде и почему некоторые из них, а то и все, могут не светиться.

Гирлянды с параллельным включением ламп

Параллельное включение ламп – это когда все они подключаются к шине источника питания, как на схеме ниже.

Перегорание нити одной любой лампочки ведёт только к неисправности её самой, остальные элементы гирлянды будут продолжать светиться. В такой схеме величина питающего напряжения должна быть не больше значения, на которое рассчитаны лампочки. Защита осуществляется общим предохранителем или электронным устройством в адаптере питания.

Обычно миниатюрные лампочки выпускаются на напряжение в несколько единиц вольт, реже десятки. Это относительно малый потенциал, который практически:

• Безопасен;
• Не имеет утечки на землю при повышенной влажности.

Получение небольших напряжений из сети производится блоком питания или аккумуляторными устройствами. Широко применяется китайский переключатель гирлянд. Выход некоторых узлов рассчитан на параллельное подключение всех лампочек изделия. Особенностью такой схемы подключения является то, что сечение проводников не должно быть маленьким, а длина – минимальной. Иначе это скажется на яркости свечения лампочек и гашении напряжения за счёт сопротивления проводов. Используется параллельное подключение, в основном, для наружного применения и является максимально безопасным.

Гирлянды с последовательным включением ламп

Многие гирлянды питаются непосредственно от сетевого напряжения (~230В) или применяется микросхема – электронный переключатель, которая не уменьшают значение потенциала. Хотя каждая лампа, используемая в них, рассчитана на небольшое напряжение. Такое возможно благодаря последовательному их включению.

Количество лампочек в цепи такой системы не может быть сколько угодно, как в случае с параллельным включением. Здесь общую величину питания делят на напряжение, рассчитанное для одной лампочки, таким образом получают их количество. Если неизвестен параметр напряжения лампочки, тогда питание (230В) делят на их число, например, 20. В нашем случае получается 11,5В, значит используется лампочка ~12В.

При перегорании одного элемента не будет светиться вся гирлянда. Также нельзя замыкать цепь сгоревшей детали, иначе напряжение на все остальные увеличится, все они станут перегружены. Также нельзя использовать для замены лампочку от гирлянды другого типа, если их сопротивление, а значит и мощность, отличаются. Правильные измерения и расчёты может сделать опытный электрик. Для простоты замены перегоревших лампочек используют донорную гирлянду от такой же модели.

Безопасность возгорания, при питании гирлянды от сети, включённых последовательно, достигается использованием очень тонкого провода. А защита от поражения током и утечка на землю обеспечивается повышенной толщиной его изоляции. Всё же гирлянды с параллельным включением предпочтительнее применять внутри помещений. Это будет полезно не только ради безопасности, но и по сроку эксплуатации.

Гирлянда типа «нитка»

Уменьшить влияние повышенного потенциала в крайних частях гирлянды удаётся подключением лампочек схемой «нитки».

Если, например, в висящих гирляндах подключение осуществляется сверху, а вдоль цепи лампочек следует нулевой провод, то к низу напряжение будет убывать до 0. Такого типа огоньки с успехом могут использоваться для наружной иллюминации, но со стационарным подключением.

Гирлянда типа «кольцо»

Многие гирлянды имеют сетевую вилку для питания от розетки. Лампочки в таких гирляндах подключены по схеме «кольца».

При их включении фаза или N может быть на любом из проводников. Высокий потенциал в таких огоньках присутствует по всей длине гирлянды. Их желательно использовать внутри помещения. Но, если изоляция не повреждена, то и для наружной иллюминации они подходят.

Гирлянды со смешанным (последовательно-параллельным) включением ламп

Если к сети или шине питания подключить несколько гирлянд с последовательным соединением лампочек в них, то в итоге, мы получим параллельно-последовательное включение. Примерно так можно соединять огоньки в многоэлементных гирляндах.

Гирлянда типа «многоконтурное кольцо»

Схема соединения лампочек «многоконтурное кольцо» — это несколько гирлянд «кольцо», подключенных параллельно. Такие устройства имеют и свойства аналогичные.

Гирлянда типа «многоконтурная нитка»

Также свойствами гирлянд типа «нитка» обладает «многоконтурная нитка». Схема цепей, изображённых на картинке (гирлянды, подключенные схемой нитки), дублируется многократно параллельным подключением внутри самой линии гирлянды.

Гирлянда типа «сетка»

Есть вариант иллюминации в виде сети, в них лампочки соединены вариантом «кольцо» или «нитка» и подключены к питанию параллельно. Точная схема как соединены лампочки в елочной гирлянде зависит от модели устройства, также бывают не все провода токоведущие, некоторые из них только монтажные. Расположены они в таких гирляндах формой сетки с размещением лампочек на пересечениях.

Гирлянда типа «занавес»

В схемах «занавеса» к лампочке каждой цепи проведены отдельные проводники, собранные в разные линии гирлянд. Примерная схема соединения изображена на картинке.

В подобных системах цепи, разделённые по цветам, подключаются от электронного переключателя или имеется прерыватель хаотического включения. Устройства с 2-я линиями переключающихся огней – это схема гирлянды 3 провода, может использоваться, практически для всех рассмотренных в этой статье вариантов. В качестве блока управления часто используется бюджетная микросхема китайской гирлянды роса сеть занавес.

Гирлянда типа «сосульки»

Похожий на предыдущий вариант соединения лампочек в гирляндах типа «сосульки» отличается их количеством в линии. Обычно это одноцветные гирлянды, но встречаются и многоцветные образцы.

Проверка и замена лампочки

Определить неисправность гирлянды можно с помощью индикатора скрытой проводки. Для этого её включают в сеть и проверяют целостность проводников по цепи, начиная от фазного провода (см. картинку ниже). Приближение жала тестового прибора к проводнику (в изоляции) с потенциалом, вызывает свечение соответствующего индикатора. Последовательная проверка, встречая обрыв проводника или нити лампы накаливания, выявит где неисправность и почему они перестали светиться.

Если общий провод оказался не фазным (приближение индикатора к нему не вызывает загорание светодиода), то следует вставить вилку в розетку противоположной стороной. Менять неисправную лампочку следует только от гирлянд такой же модели. Соединение должно быть герметичным, для этого использовать изоляционную ленту нежелательно. Монтаж лучше произвести с помощью кембриков из термоусадочных трубок, как показано на картинке ниже.

Гирлянды со светодиодами

Светодиоды – это источники света, выполненные на базе полупроводниковых кристаллов, которые светятся практически без нагревания. Их особенность – активное сопротивление, которое зависит от подаваемого на них напряжения. То есть, питание каждого отдельного кристалла возможно только через добавочное сопротивление – резистор. Иначе полупроводник ярко вспыхнет и выйдет из строя даже от слабого источника питания в единицы вольт. Некоторые модели светодиодов имеют встроенные сопротивления и могут питаться непосредственно от источника напряжения 3 – 12В.

Также светодиоды имеет значение полярность – светятся лишь при определённой полярности подключения. Впрочем, если подать переменное напряжение (через соответствующий резистор), то светодиод будет светиться от полуволн совпадающей полярности. При сетевой частоте 50Гц это будет сопровождаться еле уловимым мерцанием.

Вторая особенность светодиодов – индивидуальный цвет, кристаллы из определённого материала могут излучать свет только соответствующей для них длины волны, а значит цвета. Цветные светодиоды состоят из 3 полупроводников: красный, зелёный и синий. Они, сливаясь, образуют белый спектр. Есть 2-цветные светодиоды на 3 вывода. Все они хорошо подходят для наружного применения.

Гирлянды с последовательным включением светодиодов

Подключать 1 светодиод к переменному напряжению можно как угодно, так как полярность его меняется во времени. Но, если в цепочку добавить ещё хотя бы 1 или более, то полярность их соединения необходимо соблюдать, иначе электрическая схема гирлянды не будет работать (см. картинку 12). В отличие от лампочек, в цепях с последовательным соединением полупроводниковых кристаллов, неисправные элементы можно просто удалять (соединяя цепь) или добавлять цепочку из нескольких штук. Но, естественно, до определённого количества.

Светодиод имеет своё напряжение, характерное для каждого цвета. Поэтому заменять огоньки одного спектра можно, если они не имеют сильного различия по мощности, сопровождающегося значительным отличием размеров и яркости свечения. Но, при подключении необходимо соблюдать полярность, иначе электрический ток по цепи не будет протекать, даже переменный.

Гирлянды с параллельным включением светодиодов

В гирляндах с параллельным подключением огоньков, обычно, используются светодиоды с вмонтированным внутри сопротивлением, но бывают и с добавочными резисторами. Цепочка из параллельно подключенных светодиодов редко используется, лишь для малого количества элементов, например, питающихся от батарей. На практике, чаще всего, применяется схема елочной гирлянды, состоящая из линий последовательно собранных светодиодов, включенных параллельно, как на картинке выше.

Питаются светодиодные гирлянды от сетевого напряжения через блоки электронных переключателей или от постоянного напряжения 5 – 24В с соблюдением полярности подключения. Последние наилучшим образом подходят для наружной иллюминации.

Светодиодные гирлянды, как и их аналоги на лампочках, могут иметь комплексные схемы соединения с использованием добавочных резисторов. А если применены элементы со встроенными сопротивлениями, то они могут подключаться, как лапочки накаливания с одним лишь отличием – соблюдение полярности.