Чтобы то же не произошло с вновь приобретённой, решил облегчить ей жизнь снижением рабочего тока.В таком режиме https://0jihad0.livejournal.com/10104.html далеко не самая лучшая по качеству лампа живет больше года и не болеет.
Потроха выглядят так
на лицо увеличение технологичности, никаких проводков и замотанного в изоляцию драйвера, всё максимально удобно для быстрой сборки, но не разборки. Судя по всему такая конструкция становится стандартом.
Сразу же бросается в глаза отсутствие дроселя и прочих причандалов, уж не зафигачили ли китайцы импульсное управление с подачей коротких импульсов тока, ограниченного сопротивлением? Но оказалось, BP5131D всего лишь обычный линейный регулятор тока. Но в таком случае на нем должны рассеиваться десятки ватт мощности!
Исследования показали, что это не светодиоды, а сборки, всего светодиодов 80 с лишком, и падает на них 260 В. На самой микросхеме 40 В при 30 мА(измерено на токоограничительном резисторе). Максимально допустимый через микросхему 80 мА. При снижении рабочего тока КПД светодиодов возрастает, здесь, благодаря большому количеству светодиодов, при низком токе лампа даёт тот же световой поток при той же активной потребляемой мощности что и обычные импульсные лампы. Потребляет она 10 Вт, светит примерно как 60-ка. 90Вт, это конечно, чушь.
Драйвер похоже предназначен для так называемых филаментных ламп, а это их нелепый архаичный предшественник.
Светодиоды вышли из строя из-за перегрева, хотя стоят на радиаторе, думаю от филаментных надёжности ожидать тоже не стоит. Извлечением одного сопротивления уменьшаю ток до 18 мА.
Всё же китайцам на слово верить не стоит, решил посмотреть осциллографом.
Переменная составляющая на одной светодиодной сборке(падение 17В), деление на 10.
Да, я знаю про скриншоты.
Колебательный процесс на мегагерцах
переменная + постоянная на регуляторе /10, вот где гасятся пульсации.
Итого, обычный линейный регулятор, как крен12. Можно использовать в блоках питания ламповых усилителей.
Данных по надёжности подобных ламп нет нигде, но как то так выходит, она сравнима с лампами накаливания, а экономки более надёжны. При нашей бесплатной электроэнергии покупать светодиодные лампы имеет смысл только из любви к искусству, поэтому тест на надёжность откладывается, пока что нибудь не изменится.
И снова здравствуйте, мои маленькие любители внутренностей!
Мы, наконец-то, добрались до заключительной части повествования о светодиодных лампах, в рамках которой мы рассмотрим 4 лампы в цоколе E27, а также подведём заключительные итоги этого затянувшегося повествования.
Прошлые две части находятся тут и тут.
Не будем затягивать наш рассказ о лампах и сразу перейдём к главному – внутренностям пациентов, светодиодных ламп от фирм ASD, Gauss и Supra.
Светодиодные лампы в цоколе E27: просторный корпус = залог удачной лампочки
Как мы помним из первой части, все светодиодные лампы в цоколе E27 показали достойные характеристики по уровню пульсаций, не превысив 1%. Вполне естественно, что такой драйвер требует достаточно просторного корпуса для размещения хотя бы потому, что имеет больше компонент, нежели конденсаторный балласт. Однако на примере лампочки от фирмы Gauss мы могли убедиться, что даже в корпусе GU5.3 можно компактно разместить драйвер без пульсаций, выполненный по безтрансформаторной технологии.
Что ж, посмотрим, что там внутри у первого подопытного кролика из сегодняшнего списка – лампа производителя ASD.
Крышка снимается довольно легко, практически голыми руками, что, по всей видимости, является производственным недостатком/браком, так как клей на обратной стороне присутствует. При этом светодиодная сборка крепится напрямую к металлическому корпусу лампы, однако теплоотвод организован лишь по внешнему кольцу, что, как читатель, наверное, уже понимает, nicht gut. Например, в тех же лампах E14 и GU5.3 сборка контактирует с теплоотводящим корпусом по всей площади.
Легко заметить, что предоставленный объём используется вольготно, без особых усилий по минимизации размеров драйвера. Электрическая схема представлена на изображении ниже. Она выполнена по уже ставшей классической для ламп с большим корпусом безтрансформатормной понижающей топологии. Расположение 28 светодиодов последовательное, при этом кое-где добавлены SMD резисторы(?). Если кто-то знает, зачем это сделано, то напишите, пожалуйста, в комментариях.
Отдельные светодиоды запакованы в продолговатые корпуса и впаяны между медными контактами, аналогичные SMD-компоненты фирма ASD использует и в лампах GU5.3. На рисунке ниже отчётливо видна граница между двумя такими контактами (тёмно-серая область). Размер самого светоизлучающего элемента 253 на 83 микрона.
Следующей на очереди будут две лампы от компании Gauss мощностью 6.5 и 12 Вт, соответственно. Несмотря на схожесть по многим критериям, данные светодиодные лампы имеют и некоторые различия, например, драйвер, и что самое иментересное – разные светодиоды внутри.
Рассеивающая колба очень удачно закреплена на теле лампы – приходится изрядно попотеть, чтобы выломать (да-да, именно выломать!) её оттуда, ибо клея и герметика в компании Gauss для лампочек не жалеют. Таким образом, совершенно спокойно можно использовать данные лампы в помещениях с высокой влажностью.
Однако лампочки фирмы Gauss имеют ту же проблему, что и ASD, металлический рассеиватель тепла в корпусе лампы соединён с алюминиевой подложкой, на которой закреплены светодиоды лишь по относительно небольшому кольцу вокруг. Конечно, с точки зрения теплофизиков такое решение. быть может, имеет смысл, но всё же…
Сам драйвер выполнен по безтрансформаторной технологии. Блоки светодиодов (всего их 12 штук, каждый в отдельном SMD корпусе) соединены последовательно.
Сапфировая подложка светоизлучающих чипов структурирована, как и у ASD — не один ли завод их, подложки, производит?! LED имеют излучающую поверхность аж в 283 на 140 квадратных микрометров, что является одним из самым большим показателей среди представленных ламп.
Обратимся теперь к лампочке на 12 Вт. Принципиально она мало чем отличается от лампы на 6.5 Вт: аналогичный драйвер, хоть и со своими особенностями, та же пластиковая колба с металлическим кольцом-рассеивателем внутри, аналогичные светодиодные модули, хоть и в большем количестве; однако только эта лампа имеет заливку драйвера специальным компаундом.
С электрической схемой драйвера возникли некоторые проблемы, поэтому блок где должна находится катушка оставлен под знаком вопроса. С одной стороны, используемая микросхема управления подразумевает безтрансформаторный драйвер, однако с другой стороны используемый дроссель имеет 3 вывода на плату, что, казалось бы, говорит нам о драйвере на базе обратноходового преобразователя, но сопротивлениями между контактами/ногами катушки всего-навсего 1.7, 5.8 и 6.2 Ома, что должно не вписывается в схему гальванической развязки в данном драйвере.
В 12 Вт лампочке установлено аж 32 корпуса с LED. Правда, сами светодиоды имеют несколько иной размер 275 на 148 мкм против 283 на 140 мкм у 6.5 Вт лампочки и отличное расположение контактных дорожек. На первый взгляд LED практически идентичны, однако всё же интересно, с чем это может быть связано: разные партии светодиодов или всё-таки они действительно разные для разных по мощности ламп? Напомню, что под нож шли лампы одной цветовой температуры — 2700К.
Светодиодные модули от одной и той же фирмы могут-таки отличаться – вот это поворот!
И последняя в этом классе, лампочка от компании Supra. Лампочка открывается тяжело, то есть с герметичностью у неё всё в полном порядке: герметика налито достаточно. Контакт нейтральной линии не припаян к самому цоколю, а лишь прижат им, как мы уже говорил в предыдущей части, данный способ фиксации не является самым надёжным – цоколь снять довольно сложно, но можно!
А вот что действительно удивило – светодиодные сборки, закреплённые на вполне гибком текстолите вместо алюминиевой подложки, который в свою очередь термопастой связан с теплоотводящим корпусом. Как следствие, другим положительным моментом стало наличие полноценного теплорассеивателя, а не кольца, как у трёх рассмотренных выше ламп.
Драйвер представленной лампы выполнен на базе технологии… Да, аналогичная история, как и с лампочкой Gauss 12 Вт. Простым прозвоном сложно понять, что представляет собой дроссель с тремя контактами на плате. Поэтому в итоговой таблице хоть эти два драйвера и будут фигурировать под «обратноходовый преобразователь», но скорее всего выполнены они по безтрансформаторной понижающей топологии. Хотя сознательные читатели присылают иногда полезные ссылки, из которых следует, что используемая микросхема подразумевает безтрнсформаторный драйвер.
Теперь проведём немного аналогий. Cветодиоды соединены последовательно-параллельно, как и у лампы ASD (звоночек номер раз).
Наименование управляющей микросхемы — BP2822 от компании BPSemi
Если же мы взглянем на сами светоизлучающие элементы, то окажется, что по габаритам (251 на 83 против 253 на 83 микрона), расположению контактных площадок и микроструктуре, они полностью идентичны светодиодам в лампе компании ASD (звоночек номер два). Да, они упакованы в корпус по две штуки, однако зачастую сам производитель диодов «пакует» их в разные корпуса: по одному, два, три, четыре и так далее. Так что вполне можно выдвинуть предположение, что лампочки ASD и Supra начинены LED-модулями одного и того же производителя. При эквивалентной начинке (драйвер+светодиоды), схожих светотехнических показателях не удивительно, что в рознице стоимость ламп практически не отличается – около 250-270 рублей (август-сентябрь 2015).
Deja vu? Таки да, полная идентичность с лампой ASD
Финальные выводы
Что ж, после такого длительного и где-то не всегда удачного, а где-то исключительно интригующего тестирования светодиодных лампы, а также путешествия по их внутреннему миру, остаётся подвести финальные итоги.
- Про внешний вид. Как мы могли убедиться, даже те светодиодные лампы, которые кажутся герметичными, на самом деле такими не являются. Поэтому, дорогой мой читатель и покупатель, перед покупкой оных для помещений с повышенной влажностью, обязательно проверь крепление светорассеивателя!
- Про драйверы. Драйверы всех ламп разделись на два больших лагеря: конденсаторный балласт (сильный коэффициент пульсаций до 10-15%) и безтрансформаторный драйвер (Kp 2 , однако за это приходится поплатиться 22 Вт рассеиваемой энергии на тот же самый мм 2 . Здесь-то и настаёт время компромисса и расплаты за «аналог» 100Вт лампочки. К сожалению, это трудноосуществимая задача без перераспределения тепловой энергии, выделяемой на светодиодах, и, соответственно, специальных радиаторов-рассеивателей.
NB: Автор статьи не является профессиональным инженером-электриком, поэтому если вы заметили ошибку или оплошность в схемах, тексте или ещё где-нибудь, то пиши, пожалуйста, в ЛС.
PS: Существует как минимум две подтверждённые фирмы-производителя управляющих микросхем Monolithic Power и BPSemi. Также некоторые reference design от Dialog Semiconductor (совместно iWatt)
PPS: Все схемы нарисованы в бесплатном (open-source) программном пакете QUCS, отыскать которой помог toster.
UPD: Комментарий с D3 принёс интересную информаци о помехах и способах защиты — тут.
Полный список опубликованных статей «Взгляд изнутри» на Хабре и GT:
Светодиодные источники света быстро завоевывают популярность и вытесняют неэкономичные лампы накаливания и опасные люминесцентные аналоги. Они эффективно расходуют энергию, долго служат, а некоторые из них после выхода из строя подлежат ремонту.
Чтобы правильно произвести замену или починку сломанного элемента, потребуется схема светодиодной лампы и знание конструкционных особенностей. А эту информацию мы в деталях рассмотрели в нашей статье, уделив внимание разновидностям ламп и их конструкции. Также мы привели кратких обзор устройства самых популярных led моделей от известных производителей.
Как устроена светодиодная лампа?
Близкое знакомство с конструкцией LED-светильника может потребоваться только в одном случае – если необходимо отремонтировать или усовершенствовать источник света.
Домашние умельцы, имея на руках комплект элементов, могут самостоятельно собрать лампу на светодиодах, но новичку это не по силам.
Зато, изучив схему и имея элементарные навыки работы с электроникой, даже новичок сможет разобрать лампу, заменить сломанные детали, восстановив функциональность прибора. Чтобы ознакомиться с подробными инструкциями по выявлению поломки и самостоятельному ремонту светодиодной лампы, переходите, пожалуйста, по этой ссылке.
Имеет ли смысл ремонт LED-лампы? Безусловно. В отличие от аналогов с нитью накаливания по 10 рублей за штуку, светодиодные устройства стоят дорого.
Предположим, «груша» GAUSS – около 80 рублей, а более качественная альтернатива OSRAM – 120 рублей. Замена конденсатора, резистора или диода обойдется дешевле, да и срок службы лампы своевременной заменой можно продлить.
Существует множество модификаций LED-ламп: свечи, груши, шары, софиты, капсулы, ленты и др. Они отличаются формой, размером и конструкцией. Чтобы наглядно увидеть отличие от лампы накаливания, рассмотрим распространенную модель в форме груши.
Если отвлечься от привычной формы, можно заметить только один знакомый элемент – цоколь. Размерный ряд цоколей остался прежним, поэтому они подходят к традиционным патронам и не требуют смены электросистемы. Но на этом сходство заканчивается: внутреннее устройство светодиодных приборов намного сложнее, чем у ламп накаливания.
LED-лампы не предназначены для работы напрямую от сети 220 В, поэтому внутри устройства заключен драйвер, являющийся одновременно блоком питания и управления. Он состоит из множества мелких элементов, основная задача которых – выпрямить ток и снизить напряжение.
Разновидности схем и их особенности
Чтобы создать оптимальное напряжение для работы устройства на диодах, драйвер собирают на основе схемы с конденсатором или понижающим трансформатором. Первый вариант – более дешевый, второй применяют для оснащения мощных ламп.
Существует и третья разновидность – инверторные схемы, которые реализуют или для сборки диммируемых ламп, или для устройств с большим числом диодов.
Вариант #1 — с конденсаторами для снижения напряжения
Рассмотрим пример с участием конденсатора, так как подобные схемы являются распространенными в бытовых лампах.
Конденсатор C1 защищает от помех электросети, а C4 сглаживает пульсации. В момент подачи тока два резистора – R2 и R3 – ограничивают его и одновременно предохраняют от короткого замыкания, а элемент VD1 преобразует переменное напряжение.
Когда прекращается подача тока, конденсатор разряжается при помощи резистора R4. К слову, R2, R3 и R4 используются далеко не всеми производителями светодиодной продукции.
Для проверки конденсатора довольно часто используют мультиметр.
Минусы схемы с конденсаторами:
- Возможно перегорание диодов, так как стабильности подачи тока не наблюдается. Напряжение на нагрузке полностью зависит от напряжения питания.
- Отсутствует гальваническая развязка, поэтому существует риск удара током. Не рекомендуется во время разборки ламп прикасаться к токоведущим элементам, так как они находятся под фазой.
- Практически невозможно достичь высоких токов свечения, потому что для этого потребуется увеличение емкостей конденсаторов.
Однако преимуществ также немало, именно благодаря им конденсаторы остаются популярными. Плюсами являются простота сборки, широкий диапазон напряжений на выходе и невысокая стоимость.
Можно смело экспериментировать с самостоятельным изготовлением, тем более, часть деталей отыщется в старых приемниках или телевизорах.
Вариант #2 — с импульсным драйвером
В отличие от линейного драйвера с конденсатором, импульсный эффективно защищает светодиоды от перепадов напряжения и помех в сети.
Примером импульсного устройства служит популярная электронная модель CPC9909. Рассмотрим подробнее ее особенности. Эффективность ее использования достигает 98% — показателя, при котором действительно можно говорить об энергосбережении и экономии.
Питание устройства может происходить напрямую от высокого напряжения – до 550 В, так как драйвер оснащен встроенным стабилизатором. Благодаря этому же стабилизатору схема стала проще, а стоимость – ниже.
Микросхему успешно используют для разработки электросетей аварийного и резервного освещения, так как она подходит для схем повышающих преобразователей.
В домашних условиях на базе CPC9909 чаще всего собирают светильники с питанием от батарей или драйверы с мощностью, не превышающей 25 В.
Вариант #3 — с диммируемым драйвером
Регулировка яркости свечения осветительных приборов позволяет установить в помещении нужный уровень освещения. Это удобно при создании отдельных зон, снижении яркости света в дневное время или для подчеркивания предметов интерьера.
С помощью диммера использование электроэнергии становится более рациональным, а ресурс службы электроприбора увеличивается.
Существует два вида диммируемых драйверов, каждый из которых обладает своими преимуществами. Первые работают с ШИМ-управлением.
Их устанавливают между лампой и блоком питания. Энергия подается в виде импульсов разной длительности. Пример использования драйвера с ШИМ-регулировкой – бегущая строка.
Диммируемые драйверы второго вида воздействуют непосредственно на источник питания и применяются для устройств со стабилизированным током.
При регулировании тока может происходить изменение оттенка свечения: диоды белого цвета при уменьшении тока начинают излучать слегка желтый свет, а при увеличении – синий.
Краткий обзор и тестирование популярных LED-ламп
Хотя принципы построения схем драйверов различных осветительных устройств похожи, между ними имеются отличия и в последовательности подключения элементов, и в их выборе.
Рассмотрим схемы 4 ламп, которые продаются в свободном доступе. При желании их можно отремонтировать своими руками.
