На рынке светодиодных ламп и светильников представлен широкий спектр продукции в разных ценовых диапазонах. Основное отличие приборов низкого и среднего ценовых сегментов заключается в большей степени не в используемых светодиодах, а в источниках питания для них.

Светодиоды работают от постоянного тока, а не от переменного, который протекает в бытовой электрической сети, а от качества преобразователя в большей степени зависит надежность ламп и режим работы светодиодов. В этой статье мы рассмотрим, как защитить светодиодные лампы и продлить жизнь дешевым моделям.

Всё описанное ниже справедливо и для светильников и для ламп.

Содержание статьи

Два основных вида источников питания для светодиодов: гасящий конденсатор и импульсный драйвер

В самой дешевой светодиодной продукции используется гасящий конденсатор в качестве источника питания. Принцип его работы основан на реактивном сопротивлении конденсатора. Отметим простыми словами, что в цепях переменного тока конденсатор представляет собой аналог резистора. Отсюда следуют такие же недостатки, что и при использовании резистора:

1. Отсутствие стабилизации по напряжению или току.

2. Соответственно при росте входного напряжения увеличивается и напряжение на светодиодах, соответственно растёт и ток.

Эти недостатки связаны между собой. В отечественных электросетях, особенно в отдаленных районах, дачных поселках, деревнях и частном секторе часто наблюдаются скачки напряжения. Если напряжение проседает ниже 220В это не так страшно для ламп собранных по этой схеме, ток через светодиоды будет ниже, соответственно они прослужат дольше.

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором:

А вот если напряжение будет выше номинального, например 240В, то светодиодная лампы быстро сгорит, по причине того, что и ток через светодиоды возрастет. Также очень опасны и импульсные скачки напряжения в сети, они возникают вследствие коммутации мощных электроприборов: вы наверняка замечали, что при включении холодильника или пылесоса, например, свет «моргает» — это и есть проявление этих импульсных скачков. Также они возникают во время грозы или аварийных ситуациях на ЛЭП или электростанции. Выглядит импульс следующим образом:

Импульсные драйвера для светодиодов

В светодиодных лампочках среднего и высокого ценового сегмента используются драйвера импульсного типа со стабилизацией тока.

Светодиоды работают от стабильного тока, напряжение для них не является основополагающей величиной. Поэтому драйвером называют источник тока. Его основными характеристиками является сила выходного тока и мощность.

Стабилизация тока реализуется с помощью цепей обратной связи, если не вдаваться в подробности существует два основных типа драйверов, которые используются в светодиодных лампочках и светильниках:

1. Бестрансформаторный, соответственно без гальванической развязки.

2. Трансформаторный – с гальванической развязкой.

Гальваническая развязка – это система, которая обеспечивает отсутствие прямого электрического контакта между первичной цепью питания и вторичной цепью питания. Она реализуется с помощью явлений электромагнитной индукции, иначе говоря, трансформаторами, а также с помощью оптоэлектронных устройств. В блоках питания для гальванической развязки используется именно трансформатор.

Типовая схема бестрансформаторного 220В драйвера для светодиодов изображена на рисунке ниже.

Обычно они построены на интегральной микросхеме со встроенными силовым транзистором. Она может быть в разных корпусах, например TO92, он используется также и в качестве корпуса для маломощных транзисторов и других ИМС, например линейных интегральных стабилизаторов, типа L7805. Встречаютcя и экземпляры в «восьминогих» корпусах для поверхностного монтажа, типа SOIC8 и другие.

Для таких драйверов повышения или понижения напряжения в питающей сети не страшны. Но крайне нежелательны импульсные перенапряжения – они могут вывести из строя диодный мост, если драйвер бестрансформаторный, то 220В попадут на выход микросхемы, или же мост пробьёт на КЗ по переменному току.

В первом случае высокое напряжение «убьёт светодиоды», вернее один из них, как это обычно происходит. Дело в том, что светодиоды в лампах, прожекторах и светильников обычно соединены последовательно, в результате сгорания одного светодиода цепь разрывается, остальные остаются целыми и невредимыми.

Во втором – выгорит предохранитель или дорожка печатной платы.

Типовая схема драйвера для светодиодов с трансформатором изображена ниже. Они устанавливаются в дорогую и качественную продукцию.

Защита светодиодных ламп: схемы и способы

Есть разные способы защиты электроприборов, все они справедливы для защиты светодиодных светильников, среди них:

1. Использование стабилизатора напряжения – это самый дорогой способ и для защиты люстры его использовать крайне неудобно. Однако можно запитать весь дом от сетевого стабилизатора напряжения, они бывают различных типов – релейные, электромеханические (сервоприводные), релейные, электронные. Обзор их преимуществ и недостатков может стать темой для отдельной статьи, пишите в комментарии, если вам интересна эта тема.

2. Использование варисторов – это прибор ограничивающие всплески напряжения, может использоваться как для защиты конкретного светильника или другого прибора, так и на вводе в дом.

3. Использование дополнительного гасящего конденсатора последовательном включении. Таким образом, ограничивается ток лампы, конденсатор рассчитывают исходя из мощности лампы. Это скорее не защита, а понижение мощности лампы, в результате при повышенных значениях напряжения в электросети срок её службы не сократится.

Варистор для защиты ламп и другой бытовой техники

Варистор – это прибор ограничивающий напряжение, его действие подобно газовому разряднику. Это полупроводниковый прибор с переменным сопротивлением. Когда на его выводах напряжение достигает уровня напряжения срабатывания варистора, его сопротивление снижается с тысяч мегаом до десятков Ом и через него начинает протекать ток. Его подключают в цепь параллельно. Таким образом, происходит защита электрооборудования.

Un — классификационное напряжение. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА;

Um — максимально допустимое действующее переменное напряжение (среднеквадратичное);

Um= — максимально допустимое постоянное напряжение;

Р — номинальная средняя рассеиваемая мощность, это та, которую варистор может рассеивать в течение всего срока службы при сохранении параметров в установленных пределах;

W — максимальная допустимая поглощаемая энергия в джоулях (Дж), при воздействии одиночного импульса.

Ipp — максимальный импульсный ток, для которого время нарастания/длительность импульса: 8/20 мкс;

Со — емкость, измеренная в закрытом состоянии, при работе ее значение зависит от приложенного напряжения, и когда варистор пропускает через себя большой ток, она падает до нуля.

Для увеличения рассеваемой мощности производители увеличивают размер самого варистора, а также делают его выводы более массивными. Они выступают в качестве радиатора для отвода выделенной тепловой энергии.

Для защиты электроприборов в отечественных электросетях переменным напряжением в 220В подбирают варистор больший, чем амплитудное значение напряжения, а примерно равно 310В. То есть можно устанавливать варистор с классификационным напряжением около 380-430В.

Например, подойдет TVR 20 431. Если вы установите варистор с меньшим напряжением, то возможны его «ложные» срабатывания при незначительных превышениях напряжения питающей сети, а если установите с большим – защита не будет эффективной.

Как уже было сказано, варисторы могут устанавливаться непосредственно на вводе в дом, таким образом, вы защитите все электроприборы в доме. Для этого промышленностью выпускаются модульные варисторы, так называемые УЗИП.

Вот схема его подключения для трёхфазной сети, для однофазной – аналогично.

Эти схемы с использованием дифавтомата и защитой от высокого потенциала на одном или двух проводах однофазной цепи не менее интересны.

Для защиты одного светильника или лампочки используют такую схему включения, она приведена на примере самодельного светодиодного светильника, но при использовании готового светильника или лампы варистор устанавливается также – параллельно по цепи 220В.

Вы его можете установить как в корпусе самого осветительного прибора, так и на питающих проводах снаружи. Если он подключается к розетке – варистор можно расположить в розетке. Варистор можно заменить супрессором.

В этом видео ролике автор интересно рассказывает о таком способе защиты.

Готовые решения

Устройство защиты от импульсных перенапряжений для светодиодных светильников – от производителя LittleFuse. Обеспечивают защиту от перенапряжений величиной до 20 кВ. В зависимости от конструкции устанавливается в параллель или последовательно.

На рынке имеются устройства с разными характеристиками – напряжением срабатывания и пиковый ток.

Устройство защиты светодиодов сохраняет лампы при импульсах напряжения. Подключается параллельно цепи освещения после выключателя. Также предотвращает самопроизвольное мигание светодиодных лампочек при использовании выключателей с подсветкой.

Суть работы такого устройства заключается в том, что внутри установлен конденсатор. Ток подсветки выключателей течет через него, также он сглаживает всплески напряжений.

Подобное или аналогичное устройство от фирмы Гранит, модель БЗ-300-Л. Индекс «Л» в конце говорит о том, что это блок защиты для светодиодных и энергосберегающих ламп (клл).

Внутри расположено три детали, одну из которых мы рассмотрели выше:

Вот принципиальная схема. Вы можете её повторить.

Полностью исключить вероятность перегорания светодиодных ламп и светильников невозможно. Однако вы можете продлить лампочкам жизнь, минимизировав влияние скачков напряжение. Сделать это можно либо своими руками, либо купив блок защиты светодиодных ламп заводского исполнения.

Источник

Делаем вечную лампочку

На упаковках светодиодных ламп указывают срок службы 30, 40 или 50 тысяч часов, но многие лампочки не живут и года.

Сегодня я расскажу, как за пять минут без каких либо инструментов модифицировать лампочку так, чтобы её срок службы значительно увеличился.

Прежде всего напомню, что все светодиодные лампочки имеют гарантию от года до семи лет. Если лампочка вышла из строя в течение срока гарантии, её можно обменять в магазине, где она была куплена. Для обмена в больших магазинах, вроде Леруа Мерлен, не потребуется даже чек и упаковка.

В проекте Lamptest.ru я тестирую параметры света ламп, но не могу протестировать надёжность. Я прекрасно понимаю, что для большинства покупателей важнее, чтобы лампочка работала долго, а не какие у неё параметры.

Причины выхода из строя ламп в основном две — выгорание светодиодов и выход из строя конденсаторов.

Если снизить мощность лампы на треть, срок жизни светодиодов значительно возрастёт (разумеется, яркость лампы при этом снизится). Этим мы и займёмся.

В самых дешёвых лампах используются очень плохие конденсаторы, которые не живут и года. Такие лампы модифицировать нет смысла — долго они всё равно не проживут.

Для модификации лучше всего подойдут лампы среднего ценового сегмента (есть шанс, что там конденсаторы получше). Мощность чем выше, тем лучше (ведь после её снижения лампа должна светить достаточно ярко). Оптимальны лампы на 15 Вт. Разумеется, лучше брать лампы с импульсным драйвером, у которых есть встроенный стабилизатор и они светят одинаково ярко при любом напряжении сети.

Существует два типа конструкции ламп — традиционная двухплатная (внутри корпуса плата драйвера, над ней круглая плата со светодиодами) и одноплатная (драйвер расположен прямо на плате со светодиодами, а конденсаторы припаяны к этой плате сзади). Для простой и быстрой модификации нужна лампа с одноплатной конструкцией.

Из своих запасов я нашёл лампы, идеально подходящие для переделки — Navigator NLL-A60-15-230-4K-E27 с датой выпуска 0419 (надеюсь у современных ламп такого типа такая же конструкция). Эта лампа имеет реальную мощность 13.66 Вт, даёт 1210 лм света, имеет индекс цветопередачи CRI(Ra) 83, у неё полностью отсутствует пульсация. Лампа оснащена импульсным драйвером. Такие лампы можно найти в продаже по цене от 120 рублей.

Разумеется, можно взять и модель с тёплым светом NLL-A60-15-230-2.7K-E27.
Первым делом снимаем колпак. У этой лампы его можно просто оторвать рукой (потребуется большое усилие). Под колпаком единая плата. На ней нас интересуют резисторы R1 и R2, они задают ток светодиодов.

Резисторы включены параллельно, их номиналы 2.7 Ом и 5.6 Ом. Аккуратно ломаем резистор R2, всеми силами стараясь не сломать всё вокруг резистора.

Вот и всё. Можно надевать колпак обратно.

Мощность лампы снизилась с 13.66 до 8.83 Вт. Световой поток снизился с 1210 до 925 лм. Теперь лампа способна заменить лампу накаливания 85 Вт, что тоже неплохо. У лампы значительно выросла эффективность: было 89 лм/Вт, стало 105 лм/Вт.

Главное, лампа стала гораздо «холоднее».

Температура корпуса непеределанной лампы достигает 67 градусов, у модифицированной всего 52 градуса.

Температуру на включённых светодиодах тепловизор показывает неправильно, но сравнить вполне можно.

Разница в температуре на светодиодах очень большая — 21 градус.

Светодиоды в модифицированной лампе теперь будут работать очень долго, дело за конденсаторами (им, кстати, тоже будет полегче из-за меньшей температуры внутри лампы). Если они не подведут, эта лампочка будет работать десятилетиями.

Несколько важных замечаний:

• для модификации пригодны только новые лампочки (если лампа давно работает, деградация светодиодов уже началась и она не остановится);
• при переделке вы лишаетесь гарантии на лампу (впрочем, если лампа всё же выйдет из строя и вы приклеите обратно плафон, никто не будет разбираться, что вы там внутри резистор отломали);
• не забывайте, что когда лампа включена в сеть, на плате присутствует опасное напряжение.

Я продолжу поиск удачных и массовых моделей для подобной модификации, и как только найду интересные варианты, расскажу, как переделывать и их, разумеется измерив параметры после переделки.

Источник