Освітлення від 12 В: переваги та недоліки
Зараз багато хто з людей, навіть далеких від сфери електрики, знають, як багато навколо нас низьковольтної техніки: сучасні лампочки, зарядні пристрої від телефонів, радіоприймачі тощо. Тому, якщо вдуматися, ще більш парадоксальним буде виглядати питання: як, маючи повсюдний стандарт мережевого живлення у 220 В, можна було прийти до ідеї живити частину техніки від 12 В? Давайте спробуємо у цьому розібратися.
Найбільш очевидна відповідь на поставлене вище питання – низький вольтаж більш безпечний. Проте, тільки лише таким поясненням обмежуватися не можна, та й його коректність багато хто може поставити під сумнів. Разом з тим, згідно з ПУЕ обладнати місця з підвищеною вологістю або потенційно високою небезпекою для здоров'я рекомендується саме світильниками, які живляться від 12 В. Так само як і ванна кімната, й подвір’я у приватному секторі, й підвал, і навіть цілком звична нам кухня. Знижений вольтаж у багатьох сенсах «зручніший» – з розгляду саме цієї тези ми й почнемо.
Чому живлення 12 В популярне?
Дванадцативольтна проводка представляє меншу небезпеку не тільки для людини, але також для техніки та іншого майна. Якщо коротке замикання у звичайній мережі 220 В досить легко створює небезпеку загоряння та пожежі, то багато з низьковольтних систем можуть взагалі виявитися нечутливими до подібного. Хоча частина з них категорично не любить переполюсовку, зіткнення плюсового та мінусового провідника часто нічим не загрожує, окрім неможливості використання підключених пристроїв. Тому дроти та кабелі у низьковольтних мережах не вимагають від людей настільки ж трепетного ставлення, як звичайні, дозволяють заощадити на кабель-каналах, гофрах та інших системах прокладки. Максимальний збиток системі – поломка недорогого понижувального трансформатора (блоку живлення) або спрацьовування пристрою захисту. Згідно зі статистикою, вірогідність пожежі, викликаної некоректною роботою 12-тивольтної мережі, становить менше 0,5%.
Звичайно, не тільки цей фактор визначив популярність низького вольтажу. Особливо широке поширення він отримав на тлі набираючих обертів тенденцій щодо застосування точкових світильників на початку століття. Мало того, що ці прилади багато у чому взагалі змінили погляд на концепцію штучного освітлення інтер'єрів, так вони ще й вплинули на форму, розміри та тип живлення джерел світла усіх майбутніх поколінь. Звична нам лампа розжарювання могла працювати тільки від 220 В, й до того ж вона абсолютно не вписувалася до бажаних габаритів джерела. Окрім того, сутність точкових моделей у їх направленому світінні з невеликим кутовим розсіюванням, чого проблематично було досягти з лампами старого зразка. У результаті інженери знайшли спосіб замінити її на галогенку.
Компактні вироби нового формату містили пари якогось галогену та інертний газ, який допомагав здійснювати тепловідвід. Коли у порожнині лампи вольфрамова нитка розжарюється, вольфрам починає випаровуватися та вступає у взаємодію з атомами металу на мікроскопічному рівні. У результаті короткостроково утворюється нова речовина – галогенід вольфраму. Оскільки весь процес відбувається у невеликому закритому об'ємі, галогенід змушений повторно осідати на нитці розжарювання, розпадатися на ній під впливом високих температур й таким чином «повертати на місце» чистий вольфрам. Цей циклічний процес, по суті й втілює собою світіння лампочки.
Головна перевага описаного механізму полягає у тому, що за рахунок самовідновлюваних властивостей матеріалів, знос нитки накалювання у галогенових моделей виявився вкрай низьким у порівнянні з традиційними лампочками. Це означає, що відкрилася можливість нагрівати нитку до ще більш високих температур без шкоди для виробу та з користю для результату: за менших розмірів джерела його світіння виявилося яскравішим. Коли усі ці явища були виявлені вченими та поставлені на рейки потокового виробництва, як раз і зародилися галогенові лампи (майже сучасного типу).
Єдиною несподіваною проблемою виявилося те, що реальну надійність роботи та довговічність на лабораторних випробуваннях показували саме ті лампочки, які були підживлені від низького вольтажу. Цілком закономірно, що їхня нитка була товщою, оскільки вона розраховувалася на велику силу струму. У результаті було прийнято рішення оптимізувати світлоприлад у бік низьковольтного живлення. Так лампочки стали комплектуватися невеликими трансформаторами, які допомагали знизити вольтаж до необхідного рівня. Подібна схема живлення встигла отримати розвиток та популярність, а також пережила декілька поколінь світлоприладів, перш, ніж на ринок вийшли світлодіодні лампи. Зате для них вже було підготовлено технологічно збалансоване рішення, яким не забарилися скористатися виробники.У результаті низьковольтний стандарт закріпився без особливих складнощів, ґрунтуючись на реальній потребі, а не на результатах маркетингових досліджень чи інших примхах ринку.
Світлоприлади на 12 В були зручні й користувачам: замінити лампочку такого типу на порядок безпечніше, аніж звичайну. Струм за відсутності споживача у системі не протікає, а напруга настільки мала, що ризику ураження для людини немає. Нарешті, чимале значення для інтер'єрного дизайну мали й розміри – компактність ламп відкрила нові можливості для освітлювальних рішень, які отримали активний розвиток у той самий період. У результаті техніка та дизайн постійно стимулювали одне одного, провокуючи стрімкий прогрес технологій.
Були виявлені й інші плюси низьковольтних освітлювальних приладів. Наприклад, на етапі ремонту – це закупівля кабельно-провідникової продукції з істотно меншим перетином та відсутність необхідності у дорогому захисному обладнанні. Світлові конструкції виявляються автоматично захищеними за рахунок своїх пристроїв живлення: їм не страшне ані перевантаження за струмом, ані надмірна напруга. Крім того, світлодіодні світильники, які вийшли на ринок, зуміли швидко довести не тільки свою ефективність з користувацької точки зору, але й вкрай високу економічність. Споживання електроенергії вдалося скоротити, а світловий потік при цьому не тільки не постраждав, але навіть зріс.
Крім того, варто згадати ще одну тенденцію, яка мала місце здебільшого у західних країнах на зорі популярності низьковольтного живлення. Безпека такої напруги дозволила виготовляти іграшки та навчальні модулі, з якими можна було б контактувати дітям. Через те, що 12 В не бояться низькокваліфікованого поводження та не є пожежонебезпечними, у багатьох школах розвинених країн з'явилися навчальні стенди, на яких діти змогли практикуватися у вивченні електричних явищ без додаткового ризику. На жаль, у вітчизняних навчальних закладах такий підхід не прижився та використовується нечасто, зате батьки цілком можуть знайти у продажу спеціальні розвиваючі іграшки, на кшталт електроконструктору, які живляться не від батарейок, а від мережі через трансформатор.
Недоліки низьковольтного освітлення
На превеликий жаль, будь-яка прогресивна технологія має й свої вразливі місця. Навіть сьогодні, коли доведено, що переваги низького вольтажу у багато разів перевершують його недоліки, багато хто продовжує напирати саме на останні. Розглянемо їх і ми.
Мабуть, перший найбільш значний аргумент проти – наявність у системі електроживлення додаткової ланки, трансформатора або блоку живлення. З одного боку, це вказує на саму необхідність його підбору та придбання, з іншого – безпосередньо на витрати, пов'язані з купівлею, з третьої – про зниження цілісності ланцюга. З першими двома аспектами, гадаємо, усе зрозуміло, а про останній має сенс сказати докладніше. У техніці існує принцип: «чим більш монолітною є система, тим вона надійніша». Додаткові елементи у схемі означають розрив, а це не що інше, як потенційне місце для поломки. У низьковольтних мережах велика кількість з'єднань – це не рідкість, а навіть навпаки, повсюдне явище. При цьому акцент робиться на базовий силовий прилад, трансформатор, без якого у схемі обійтися ніяк не вийде, але його присутність знижує загальну надійність.
З блоками живлення пов'язують і інші, менш значні труднощі. Серед них – необхідність продумати місце розміщення пристрою та забезпечити для нього достатній тепловідвід. Найчастіше БЖ намагаються заховати у порожнині міжстельового простору, оскільки вбудовувані точкові світильники встановлюються у натяжні та навісні стелі. Проте, якщо немає можливості або бажання залишити його там, доведеться придумувати, яким чином приховати пристрій у інтер'єрі. Зі звичайною лінією 220 В такої проблеми б не виникло, оскільки вона йде безпосередньо до споживачів, ховаючись у штробі або всередині профілю стель.
Питанням підбору моделі самого блоку живлення за потужністю та ступенем захищеності зазвичай займаються електромонтажники, тож з кінцевого користувача ці завдання зняті. Тим не менш, важливо саме те, що вони взагалі мають місце при низьковольтному живленні. Якщо ж потужність пристрою буде підібрана неправильно або з недостатнім резервом, він може взагалі не працювати, перегоріти при увімкненні або швидко витратити свій ресурс. Як бачимо, розглянуто тільки один елемент ланцюга – а вже доволі багато складнощів.
Проте, найбільш пильну увагу люди приділяють тому, що у низьковольтних системах протікають високі струми. Для порівняння візьмемо відносно малопотужну лампу розжарювання на 60 Вт. При живленні від мережі струм у подібному ланцюзі складе всього 0,27 А. Якщо ж спробувати живити від 12 В світлоприлад тієї самої потужності, сила струму буде вже 5А! Як відомо, для людини більшу небезпеку становить саме струм, а не напруга, тож у цьому сенсі низький вольтаж грає з нами злий жарт. Більш того, для непосвячених малі цифри завжди виглядають оманливо.
У тому самому контексті додаткового значення набуває вміння правильно підібрати проводку. Щоб забезпечити необхідну кінцеву потужність світлоприладу, у дванадцативольтних мережах доводиться розбивати споживачі на декілька груп. Хоча більш гнучке управління освітленням у кімнатах за допомогою декількох вимикачів замість одного можна розглядати, як перевагу, наявність великої кількості дротів та окремих блоків живлення практично нівелює економію на покупку кабелів зменшеного перетину. Окремо необхідно згадати, що за великої протяжності провідників віддалені прилади будуть давати меншу яскравість при роботі, тож схема розводки повинна враховувати й це, прагнучи розставити усі світильники на приблизно рівних радіусах від джерела зниженої напруги.
Чимало людей як і раніше переконані, що знижений вольтаж означає неможливість світлоприладів повноцінно освітлювати простір. Але даний міф навіть розвінчувати немає потреби – досить подивитися на упаковку будь-якої світлодіодної стрічки та порівняти її світловий потік зі старою лампою розжарювання. Результати красномовно будуть казати саме на користь низьковольтних напівпровідникових рішень.
Підводячи підсумки, хочеться сказати, що незважаючи на усі неоднозначності живленні освітлювальних контурів від 12 В, майбутнє, без сумніву за ними. Як можна зрозуміти зі сказаного раніше, переважна частка недоліків припадає тільки на етап монтажу, але практично жодним чином не зачіпає стадію тривалої експлуатації. Якщо встановленням приладів освітлення у Вашому домі будуть займатися професійні електромонтажники, а спроектують систему кваліфіковані інженери, жодних складнощів та небезпек бути не повинно. Низьковольтне підсвічування цілком доречне у будь-якому приміщенні житла, а у вологих – взагалі прямо рекомендується нормативами, тож Ви можете сміливо обирати саме такий шлях при ремонті. Використовуючи різні світлодіодні рішення,цілком виправдано розраховувати на відмінні експлуатаційні характеристики та істотну економію електроенергії.
