Архитектурная подсветка зданий

18.09.2017

Часто и подолгу я мечтаю о том, как было бы красиво все большие и маленькие строения на моём участке было бы осветить. Мне кажется, что это было бы волшебно! Иногда я даже предпринимаю какие-то действия для этого. То прожектора светодиодные куплю, то гирлянды, то ещё что-нибудь придумаю. Пока глобально удачных решений найдено не было – всё упирается ещё и в стоимость. Поэтому каждый раз – это новое приключение.

В этот раз я решил я подсветить баню. Баня у меня достаточно большая, но это в общем вторично. Процесс был непростой и очень увлекательный.

В этот раз я решил пойти новым для себя путём – я решил попробовать обычные потолочные споты.

Надо отметить, что баня по-своему неплохо приспособлена именно для подобного решения, поскольку вокруг бани сделаны достаточно большие свесы (метр и больше). Плюс решётчатая деревянная отделка снизу. Поэтому споты поставить было не сложно.

Начало было простое – взяв доску и насверлив в ней отверстий под споты, я протестировал работы разных ламп разных производителей, а также выбрал наиболее удачное на мой взгляд расстояние от стены для размещения спотов и расстояние между самими спотами.

Подробных результатов того тестирования я сейчас уже не помню. Помню только, что мне в целом не очень понравились все из представленных в Петровиче ламп. Поэтому я решил обратиться к производителю, с которым мы давно сотрудничаем – GAUSS. Данное сотрудничество не всегда успешно, но в большинстве случаев всё было нормально.

В результате было приобретено какое-то количество ламп с артикулом 201505205 и самих светильников с артикулом ca005.

Отдельно стоит внимания то, почему я обратил свой взор именно на эти лампы. Ну то что я люблю холодный и нейтральный свет – это отдельный вопрос. Но эти лампы были для меня ценны тем, что заявленное напряжение их питания 12VDC. Я очень хотел, чтобы светильники были низковольтными. У меня был не очень радужный опыт по использованию 220V светодиодного дюралайта и похожий опыт использования новогодней гирлянды 220V для украшения дома. Не буду вдаваться в подробности, но и там и там после некоторого времени были серьёзные проблемы, связанные с пожарной безопасностью. В случае с дюралайтом это был обуглившийся деревянный торец свеса крыши. В случае с гирляндой всё обошлось обугливанием только самого провода. Но всё равно было очень страшно. Так что дальнейшие эксперименты будут только на низком напряжении.

Итак, что у нас есть. Лампы, 12VDC. На коробке крупными буквами написать 5Вт. Прекрасная мощность. В тестовом варианте светят просто отлично! Всю подсветку периметра делим на куски ламп по 10, дабы иметь возможность не перегружать один блок питания, а раскидать нагрузку по разным блокам так, как нам будет удобно.

Как старый электрик – я помню, что большой ток по проводу – это не очень хорошая затея с точки зрения потерь. Поэтому расчётная величина для контура – 50Вт. При 12VDC – это 4А. Вроде бы немного. Должно всё быть нормально. По моим представлениям для данного тока должно было хватить провода ВВГ с сечением 1.5. Ну в некоторых случаях 2.5.

Где-то до этого момента всё шло прекрасно. Теория – отличная вещь. Она ни разу меня не подводила в тех случаях, когда я не пытался применить её на практике.

Провода были заложены под этот проект несколько заранее. Пришло время устанавливать лампы. Также были куплены два блока питания по 200Вт, тоже GAUSS (того же производителя, чтобы не нарушать идиллию). Первые лампы были установлены и загорелись просто изумительно, обещая прекрасный результат по окончанию монтажа.

Первоначально блок питания был повешен на улице и можно было насладиться освещением просто включив его в розетку удлинителя. Я в порыве радости уже даже начал подводить автоматику умного дома ко всей этой конструкции, чтобы можно было зажигать данную подсветку по наступлению темноты. И вот тут начались первые странности – при включении подсветки всё было прекрасно и красиво. Но если подсветку выключить и включить в течение 10 секунд обратно, то лампы зажигались на треть яркости. Это было странно, но поскольку до этого момента мне не доводилось поработать с DC-блоками питания от GAUSS, то я предположил, что это какой-то дополнительный сервисный режим, который таким образом позволяет добиться двух разных уровней свечения ламп. Было очень мило с их стороны. Правда в документации об этом я ничего не нашёл, но это было потому, что я документацию и открывать не стал.

Все предыдущие эксперименты проводились в целом всего с одним контуром. То есть ламп было очень немного. Ну допустим 10 ламп. По 5Вт. Где-то 50Вт. В какой-то момент был уложен следующий контур освещения и было подключен к тому же блоку питания. Вот здесь уже что-то пошло откровенно не так. Лампы, которые были в начале контура светились нормально, а вот лампы ближе концу контура уже горели заметно более тускло. Первые же эксперименты показали, что при отключении ламп в начале контура – лампы в конце контура начинают гореть ярче.

Начались разборки. Чуть ли не первое, что мы сделали – подключили блок питания GAUSS через странное китайское устройство по измерению мощности. Каким способом оно её измеряет и какого класса точности данное устройство – я не имею ни малейшего представления. Но на экране оно показывает мощность нагрузки в ваттах.

Так вот, это прекрасное устройство начало с того, что показало нагрузку на блок питания в 280Вт. Понятно было что блоку питания в таких условиях было скверно. Но ещё более странным было то, что получалось что на одну лампу нагрузка была в районе 14Вт, что было совершенно не логично (при заявленной мощности одной лампы в 5Вт). Ну и опять же – 14Вт это была мощность при условии того, что некоторым лампам уже реально не хватало. Значит в нормальной ситуации потребление должно быть ещё больше.

На этом этапе инженер внутри меня ещё отбивался из последних сил и всё пытался сделать вид, что это нам всё показалось. Ну бывает. Ну пошло что-то не так. Поставим по блоку питания 200Вт на каждый контур и всем хватит. Но это было только начало.

Следующий контур, который был собран, отличался от предыдущих тем, что начинался с куска провода длиной в 13 метров, после которого начинались лампы (на предыдущих контурах лампы начинались почти с самого начала). Это был фееричный контур. При включении все десять ламп загорались в половину мощности. Если отключить одну из ламп, то остальные начинали гореть чуть ярче. Ещё одну отключаем – остальные ещё ярче горят. Если отключить половину ламп, то оставшиеся пять горели уже на номинальной яркости (по крайней мере визуально). А дальше… Самое странное случалось, если после этого было подключить обратно отключенные пять ламп. Что происходило? Правильно, ничего не происходило. По мере подключения обратно тех пяти ламп, что были отключены не менялось ничего – все лампы горели на номинальной яркости и никаких сложностей не возникало. Десять ламп отлично горели! Ровно до того момента, пока мы не выключали блок питания и не включали его обратно. Тут всё возвращалось в начало. Чтобы эксперимент был чистым – мы проводили его на отдельном блоке питания, в который больше ничего включено не было. Также, понимая, что проблема может быть и в самом блоке питания – я заменил 200Вт блок питания GAUSS на 240Вт Mean Well. Разницы не было.

Теперь ваттметр. Здесь было всё ещё хуже. При первоначальном включении (10 ламп) он показывал потребление в 260Вт (26Вт на лампу). По мере отключения ламп потребление падало до 15Вт на лампу. Итого на 5 лампах уже потребление было 75Вт. И по мере подключения ламп обратно потребление росло, но несущественно. И результат был в районе 150Вт на весь контур. Нет, это конечно всё равно не подходило под расчётные 50Вт, но ситуация была 100% повторяемой и мозг готов был уже сдаться во всей этой истории.

И тут я внимательно посмотрел на лампочку.

Это был конечно же не первый её осмотр. Но это был первый раз, когда я заметил на ней надпись "50/60Hz". Вы видели когда-нибудь такую надпись на лампе с питанием 12VDC?

Вот описание этой лампы на сайте производителя.

Нет, там ничего не сказано про DC. Но и про AC там ничего не сказано!

У меня часть электроники была запитана от трансформатора ABB, который имеет универсальные выходы на разное напряжение. Взял я лампочку, попробовал подключить от 12VAC и… Ну фраза "каково же было моё удивление, когда она нормально загорелась" не полностью отражает всю бурю эмоций по этому поводу.

Итого все лампы, которые были куплены в реальности требуют питания AC. Для меня это вообще неочевидно, но, когда я стал разбираться – я начал догадываться. Видимо данные лампы вообще в целом задуманы как замена для галогенных ламп. А галогенные лампы (с которыми я никогда ранее не сталкивался в принципе) питаются как раз от 12VAC, правда обычно они питаются через простенькие импульсные трансформаторы. И кстати, данные трансформаторы достаточно недорогие.

Значит осталось мне купить таких трансформаторов и всё сложится. По-своему, это будет даже прилично дешевле, чем покупать полноценные блоки 220VAC-12VDC.

Выбрал я модули что подороже, в надежде что компания OSRAM не посрамит своё доброе имя и купил 3 модуля по 150Вт.

Но и тут счастья не обнаружилось. При подключении выяснилось, что транс имеет три раздельных выхода, которые автоматика отдельно отслеживает. Поэтому если на один из выходов посадить больше 50Вт, то транс начинает уходить в аварию. А если объединить все выходы вместе, то транс уходит в аварию сразу по включении. Итого он нам не подошёл и включить мы его не смогли.

Правда потом появилась версия, что мы просто неправильно выходы соединяли – на самом деле, если приглядеться к схеме, которая нарисована у него на тушке, то можно увидеть, что средний выход перевёрнут относительно крайних. Возможно это была наша ошибка. Но проверять сейчас уже лень.

Стало понятно, что нужен другой трансформатор. Недолгие поиски провели меня в Ulmart. И вот у меня в руках прекрасный трансформатор с уже правильной схемой разводки, да ещё на 250W.

Ничто не предвещало беды. И конечно же на столе данный трансформатор показал прекрасные результаты работы. Кстати, на столе гаусовская лампочка потребляет 7Вт. Ну может быть 8Вт. При этом (к этому моменту я успел получить ответ от поддержки GAUSS) лампочка является универсальной и готова работать как от AC, так и от DC. Я убедился в этом на столе с помощью лабораторного блока DC питания. Моя лампа прекрасно работала в диапазоне 11-22VDC. При 23 – необратимо сгорала.

Но вернёмся к импульсному трансформатору. Его поставили на питание одного единственного контура. Включили. И... И результат был ещё более неожиданный, чем в остальных случаях. Первая лампочка в контуре горела относительно нормально. Вторая уже горела заметно хуже… Последняя лампочка в контуре тоже горела, но это было заметно только по тому, что диод внутри неё был светлее основной массы лампы. Тестер показал напряжение на последней лампе в районе 3 вольт.

Но как же так? Блок питания на 250ватт. Каким чудом 10 ламп по 5ватт могли просадить его так, что на последней лампе было такое безобразно низкое напряжение? Эту загадку удалось разгадать достаточно быстро, но не без подсказки со стороны. За некоторое время до этого я слышал о том, по какому принципу работают электронные трансформаторы для галогеновых ламп - речь шла о том, что в них применяется ШИМ на частоте 10kHz, за счёт которого собственно и происходит понижение напряжения до 12VAC. Когда я эту историю слышал – я не придал ей особого значения. А тут… Тут я засомневался. Не переходит ли на этом этапе ШИМ 10kHz в радиочастотную составляющую? Особенно при том, что на самом импульсном трансформаторе написано, что лампа от него не должна быть более чем не определённом расстоянии.

Два метра! А у меня было около 18 метров. И на конце 3 вольта. Тупик. Идеологический тупик. Нет, можно конечно было бы купить много подобных трансформаторов, и поставить их рядом с лампами. Но я же не хотел вести 220V под крышей. Так что этот вариант тоже не подходил.

Следующим шагом с моей стороны было решение по преодолению данного ограничения по расстоянию. Как это можно сделать? Это можно сделать, избавившись от импульсного трансформатора и заменив его обычным. Давно я мечтал о таком, то случая не приводилось. И вот он настал. Решил я купить по этому поводу ЛАТР.

Сказано – сделано. И вот мы уже подключаем проблемный контур этому ЛАТР. И что же вы думаете?

Всё загорелось так, как и было положено. Все лампы в норме. Никаких приключений. Всё загорелось нормально.

Я оставил на ночь ЛАТР подключенным к паре контуров, решив хотя бы посмотреть на то, как будет красиво гореть подсветка. Каково же было моё удивление, когда на следующий день обнаружил, что автомат, от которого питался ЛАТР выбит и подсветка не горит. После пары неудачных рывков было обнаружено, что на входной обмотке ЛАТР имеет короткое и сделать с этим уже ничего нельзя. Да, сейчас, в попытке посчитать я понимаю, что, наверное, 20 ламп по 10-12Вт это и есть 20А, которые являлись предельной нагрузкой для этого 5кВт ЛАТР. Но в тот момент мне показалось это полным абсурдом. Да и до сих пор мне кажется абсурдной идея изготовления ЛАТР без термопредохранителя. Кстати дальнейшая история этого ЛАТР находится полностью в стиле данного рассказа – этот ЛАТР отдали на диагностику в сервисный центр ВсеИнструменты, где по истечению положенного на диагностику срока был дан гениальный ответ – "мы потеряли ваш ЛАТР. Совсем.". И нам выдали новый.

На этом этапе стало понятно, что стоит двигаться по направлению к питанию всех контуров от 12VAC. Конечно ЛАТР для этого не очень удачное решение, поэтому нужно поставить трансформаторы 220-12V и от них запитать все контура.

Но на этом этапе я еще раз полез пересчитывать потери на меди до ламп. Поскольку реальное потребление ламп не соответствовало заявленным 5Вт и было в районе 8-10Вт, то пересчёт сечения кабеля под новую нагрузку начал показывать мне, что я очень сильно просчитался. И что реально мне нужно перекладывать весь кабель и менять его на большее сечение. Теоретически это было решаемо, но практически достаточно трудоёмко и затратно. Нужно было искать другое решение.

После недолгих размышлений решение было конечно же найдено. Нужно поставить в центре большой трансформатор 220-36V, от которого подключить все контура. А уже каждую конкретную лампочку подключать через трансформатор 36-12V. Отличная же идея!

Но эта идея споткнулась о то, что обычный тороидальный трансформатор 36-12V не очень хочет влезать в отверстие для светильника. И о то, что данный трансформатор должен быть рассчитан не менее чем на 1А тока, что не так и мало для трансформатора. И о то, что срок изготовления сотни трансформаторов очень немаленький. Ну и конечно же на стоимость. Короче идея была реально так себе.

Но может быть есть какое-то ещё решение? Точно. Оказалось, что в принципе в мире есть AC-DC преобразователи, работающие именно в нужном мне диапазоне. Правда, по какой-то нелепой причине они никому в этом мире не нужны и поэтому у них всего один производитель и один продавец. Я реально не смог найти аналогов.

Судя по описанию – это то, что должно было меня спасти. Не очень, правда, понятен КПД подобного преобразования, но если он будет лучше 60%, то наверно жить с этим будет можно. Заказал себе мешок модулей, измучал продавца на быструю/дорогую доставку и сел ждать.

Посылка явилась быстро. Не зря было уплачено. Но в трекинге Почты России посылка появилась в странном статусе – "направлено с таможенным уведомлением". Последний раз я такое видел лет десять назад, когда ещё добывал схожим образом платы для Definity. А тут…

Кстати, отдельным вопросом во всей этой истории было то, как именно я должен был узнать, что посылку задержала таможня. Посылка была направлена на мой адрес, в район места жительства. После того, как посылка поменяла статус на "направлено с таможенным уведомлением", посылка поменяла адрес назначения на главпочтамт Санкт-Петербурга. Да, я смог увидеть это в трекинге на сайте Почты России. Но если бы я не следил за этим? Никакого уведомления на адрес получателя в итоге так и не пришло. Может быть конечно они просто не успели. А может и не собирались. Не ясно.

Короче таможня. Таможня решила, что 50 подобных конвертеров – это коммерческая партия. В историю о том, что эти устройства мне нужны для подсветки бани - таможенники поверили, но потребовали кроме простой письменной объяснительной ещё и план подключения по бане данных преобразователей и ламп. Вдумайтесь. Таможенники потребовали план ламп на бане. Ладно, сфотографировал им баню. Нарисовал план. Потребовали перевести страницу ebay на русский. Потом видимо подумали о том, что они совсем рехнулись и согласились что "ладно, забирайте". Добыл преобразователи.

Пока преобразователи были в дороге – я ринулся добывать трансформатор 220-36V. Тоже какая-то не самая простая из задач. Есть какое-то количество компаний, которые готовы были взяться и намотать этот трансформатор мне под заказ с учётом моих требований. Но срок начинался от двух недель и по моему опыту (это не первый мой трансформатор) – затягивался до 3-4 недель. И почти никто не хотел продать уже готовый трансформатор.

Но случилось чудо и трансформатор удалось найти.

Правда они долго отказывались работать с физ.лицом, но после фразы о том, что мне он нужен сегодня и я проеду прямо сейчас – согласились расстаться с ним.

Установили мы трансформатор и начала подключать к нему контура с лампами, предварительно их переключая на конвертеры AC-DC. И вроде бы всё пошло нормально! Но переключив пару контуров стало понятно, что 500Вт трансформатора может и не хватить на всю грядку спотов. И лучше бы разделить нагрузку на несколько трансформаторов. Нужно было добыть ещё один…

Но пока его не было – не останавливать же процесс? У меня в наличии, от предыдущих разных экспериментов, завалялся блок на 36VDC 300Вт noname и блок 24VDC 320Вт Mean Well. Ведь теперь же все лампы подключены через конвертеры, а на конвертерах написан диапазон входного напряжения AC15-36 или DC15-52. То есть всё должно было заработать.

Нет. Лампы не сдавались. При включении в розетку блока питания 36VDC с подключенным контуром – лампы мигали один раз и гасли. Второй раз они мигали через 10 секунд, после отключении блока питания из розетки. При включении от 24VDC блока – лампы вели себя, как один из предыдущих контуров, который вначале загорался только на половину мощности, при этом потребляя 300% электричества. Я поплакал, но правильное решение я уже знал – контур был подключен через ЛАТР и загорелся так, как ему и было положено.

Я кинулся искать ещё один трансформатор 220/36VAC. Но там, где они были – я забрал последний ещё в прошлый раз, а заказывать новые там никто явно не спешил. С трудом удалось найти трансформатор на Авито, каким-то очень сложным южным продавцом. Но в наличии. Ладно, добыли. Кстати, трансформатор оказался совершенно новый.

Трансформатор оказался универсальным (380/220V) и очень российского производства. Инструкция, что была в комплекте – была не очень-то понятной и сама по себе. При этом в ней фигурировало три цифры – 380, 220, 127. Цифра в 36V отсутствовала в принципе. Как и отсутствовала половина клемм, которые нарисованы в инструкции.

Может я что-то не понял. Может быть моего опыта общения с трансформаторами было недостаточно для того, чтобы осилить эту МЕГА-схему. Если у кого-то есть мысль как нужно было подключить силу к этому трансформатору, то буду признателен за совет.

В итоге пришлось его полностью перебрать (кстати, все резьбовые соединения были не затянуты, пришлось перекручивать всё), разделив идеологически на три отдельных трансформатора, каждый из которых свободно согласился работать в режиме 220/36V. Общим у них остался только Ш-образный сердечник.

Получил совет от знатоков – при подобной схеме нужно подключать трансформаторы только симметрично от центра. То есть или только центральный, или только крайние или все вместе. Подключили два крайних.

Первое включение! И тут же выбивает защитный автомат. Вторая попытка. Снова выбитый автомат. Наверное, какой-то косяк. Перекрутили питание на подключение только центрального трансформатора. Включили… Вроде всё завелось. Оставил работать, с мыслью - посмотреть и последить всё ли будет нормально.

Нет, чуда не случилось. Один раз из трёх при запуске внешнего освещения всё равно выбивает автомат. Ну, чтобы было понятнее – ориентировочная нагрузка на всю грядку освещения составляет ориентировочно 600Вт. Защитный автомат, который стоит на эту грядку – 16А. Но пусковой ток трансформатора (или двух трансформаторов, поскольку подключен ведь ещё и предыдущий) такой, что автомат не выдерживает. Только не могу понять – это проблема трансформатора как такового или это проблема именно трансформатора ТЗСИ. Ответа найти не удалось, пришлось заказать ещё один простой торроидальный трансформатор на замену ТЗСИ. Предполагаю, что он снимет проблему с выбиванием автомата, но срок изготовления достаточно большой, поэтому тут ещё не известно, чем всё кончится.

А, кстати, выяснилось, что трансформаторы гудят! Нет, вы не подумайте, я знал об этом и раньше. Но меня это как-то совершенно не беспокоило. А тут так получилось, что один из трансформаторов оказался на чердаке на полу, который по совместительству оказался потолком нижнего помещения, которое оказалось гостевой спальней. И этот потолок заодно стал исполнять функцию резонатора колонки. Представьте, вы заходите в комнату, а там ВСЁ гудит. И это всего то трансформатор на 500Вт. При попытке повесить его на стену стало лучше, но не глобально. Пришлось его вешать к стропильной системе на виброподвесы, плюс дополнительно слегка шумоизолировать. Вроде удалось справиться.

Вроде бы близко финал этой душещипательной истории. Но успокоившись от борьбы с техническими проблемами, я решил посмотреть на ситуацию с другой стороны. В смысле – посмотреть на баню издалека. И тут выяснилась ещё одна проблема. Оказалось, что светильники со стороны фронтона светят не только на фасадную часть, но и прилично светят вбок. Не очень просто сформулировать, но в качестве примера можно привести прожектор, на который вы смотрите издалека – его света будет не хватать, чтобы осветить всё вокруг, но будет достаточно для того, чтобы светить вам прямо в глаз и не давать глазам привыкнуть к полутьме. Так получилось и здесь.

Стало понятно, что нужно каким-то образом закрыть боковую часть светильника, чтобы со стороны нельзя было его увидеть напрямую, а только отражённый от фасада свет. Простое название для подобного решения – плафон. Но поскольку мы говорим о встраиваемых софитных светильниках, то никаких плафонов для них не существует. Ну я, по крайней мере, найти не смог.

Было сделано какое-то количество разных вариантов, в основном выточенных коронками разных размеров из деревянных досок разной толщины. Фотографий, к сожалению, не осталось.

А вот наилучшим вариантом был признан плафон, сделанный из канализационной заглушки 110мм. Заглушка была сточена для обеспечения правильного угла, соответствующего угла свеса фронтона. Ну и в середине заглушки вырезано отверстие под софитный светильник. Облито акриловым грунтом Bosny и краской сверху. И в целом – получилось неплохо. Со сторон, откуда боковая засветка вызывала наибольший дискомфорт – проблему удалось снять.

В общем и целом – рассказ, конечно же, получился длинным и нудным. Очень хотелось не один раз сдаться в процессе реализации. Но это не наши методы. Баня подсвечена. Смотрится прекрасно, насколько это возможно без внешней отделки.

Если будете заказывать у кого-то организацию подсветки фасада вашего дома – возможно эта статья даст вам объяснение того, по какой причине данные услуги являются столь дорогостоящими.

Ну а мне ещё осталось подсветить не один дом. И это, откровенно говоря, пугает.