О драйверах светодиодных светильников — sxemy-podnial.net
Предлагаю вашему вниманию схемы драйверов светодиодных светильников, которые мне пришлось недавно ремонтировать. Начну с простой (фото 1, справа) и схема на рисунке 1.
Светодиодные светильники. Фото 1. Драйвер светодиодного светильника на CL1502. Рис. 1.В схеме этого драйвера установлена микросхема CL1502. Микросхем с подобными функциями выпущено уже много, и не только в корпусе с 8 ножками. На эту микросхему в интернете есть много технических данных, к примеру в [1]. Собран драйвер по «классической» схеме. Неисправность была в выгорании пары светодиодов. Первый раз просто закоротил их, так как находился вдали от «цивилизации». Тоже сделал и во второй раз. И когда сгорела третья пара, я понял, что жить этому светильнику осталось мало. Простым закорачиванием пар светодиодов, так просто не обойдёшься. Требовалось что-то по-кардинальные. Ранее я изучал схемотехнику и работу подобных микросхем, с целью укоротить светодиодную лампу, в корпусе трубчатой стеклянной люминисцентной 36 Ватт, с длины 120 сантиметров в 90, так как был в наличии такой светильник, установленный над рабочим столом. И всё удалось и работает. А здесь. Насколько я понял работу подобных светильников, с применением таких драйверов, то ничего плохого не должно происходить после закорачивания хотя бы всех светодиодов, кроме последней пары. Ведь всё в них решает датчик тока, в данной схеме это резисторы R3 и R4. Напряжение выделенное этими резисторами, попадая через выводы 7 и 8 микросхемы CL1502 к компаратору выключения силового ключа работают отлично. Но что-то всё же жжёт светодиоды. Но что? Моё предположение — их жжёт сам драйвер! Светодиоды применённые в этом светильнике, похожи на 2835SMDLED (0,5 Вт одного светодиода). И если это действительно они, то заявленная мощность светильника вполне оправдана. Но у меня, сильные подозрения, что в светильнике стоят 3528SMDLED, которые имеют параметры, чуть ли не на порядок ниже. Но понять мне это очень трудно, так как на SMD светодиодах нет обозначений. Что сделал я? Я убрал с платы резистор R4. При этом уменьшился ток через светодиоды и… светодиоды перестали сгорать. Что интересно, в строительном вагончике, в котором стояли три светильника одного типа, последовательно пришлось ремонтировать все три. И везде пришлось снять по одному резистору. И да, везде упал световой поток, хотя глазом это и трудно определить, но если сравнивать, то заметно.
В другом вагончике, было два светильника с внешними размерами 595х595 мм.. И они тоже «горели». В этих светильниках ячейки состояли из четырёх светодиодов в параллели и было таких 28 ячеек. Так как и там была подобная схема (поднять не удалось), то просто выпаял по одному резистору.
В итоге, можно сделать вывод, что ремонт можно выполнять, по подобной методике, то есть уменьшать ток через светодиоды, так как лучше, пусть светят темнее, чем совсем погаснут. Хотя конечно, правильнее поменять все светодиоды на 2835SMDLED, но это при их наличии.
Драйвер светодиодного светильника на B77CI. Рис. 2.Схема второго драйвера, изображённого на рисунке 2, я «поднял» со светильника, который нашёл в металлоломе, с механическими поломками корпуса. На рисунке 3 схема четырёх плат светодиодов по 9 Вт каждая. Хотел снять светодиоды для запчастей. И даже, не сразу заметил невзрачную коробочку с драйвером. Схема оказалась почти «монстром».
Наличие двух микросхем, двух мощных полевых транзисторов, двух дросселей и двух электролитических конденсаторов 220 мк х 100 В включенных параллельно, указывало на то, что разработчики поработали на славу. Так же присутствует довольно хорошая схема фильтров (смотрите фото 2). Микросхема DX3360T — это, по всей видимости, стабилизатор напряжения, и возможно, с корректором мощности. Я в интернете нашёл только невзрачную картинку, без описания. А на микросхему B77CI не нашёл ни чего, и названия выводов на схеме ставил, по интуиции. В работе этот драйвер не видел. Но предполагаю хорошую работу. Но если, придётся уменьшать ток через светодиоды, то нужно или убрать с платы один-два резистора Rs4..Rs6, или менять на другие, расчётные.
И ещё. Совсем не понятно, как в подобных светильниках организован отвод тепла от светодиодов. Ведь они запаиваются на платки из фольгированного стеклотекстолита, шириной в 5 мм. и толщиной примерно в 1 мм.? Думаю, что почти ни как. Всё ширпотреб.
Литература:
1. https://www.dianyuan.com/upload/community/2014/04/10/1397117125-79110.pdf
LED лампа выглядит вот так:
Рис 1. Внешний вид разобранной LED лампы
Разработчик применил любопытное решение – тепло от работающих светодиодов забирается тепловой трубкой и передается на классический алюминиевый радиатор. По словам автора, такое решение позволяет обеспечить правильный тепловой режим для светодиодов, минимизируя тепловую деградацию и обеспечивая максимально возможный срок службы диодов. Попутно увеличивается срок службы драйвера питания диодов, так как плата драйвера оказывается вынесенной из теплового контура и температура платы не превышает 50 градусов Цельсия.
Такое решение – разделить функциональные зоны излучения света, отвода тепла и генерации питающего тока – позволило получить высокие эксплуатационные характеристики лампы по надежности, долговечности и ремонтопригодности.
Минус таких ламп, как ни странно, прямо вытекает из ее плюсов – долговечная лампа не нужна производителям :). Историю о сговоре производителей ламп накаливания о максимальном сроке службы в 1000 часов все помнят?
Ну и не могу не отметить характерный внешний вид изделия. Мой «госконтроль» (жена) не разрешил мне ставить эти лампы в люстру, где они видны.
Вернемся к проблемам драйвера.
Вот так выглядит плата драйвера:
Рис 2. Внешний вид платы LED драйвера со стороны поверхностного монтажа
И с обратной стороны:
Рис 3. Внешний вид платы LED драйвера со стороны силовых деталей
Изучение ее под микроскопом позволило определить тип управляющей микросхемы – это MT7930. Это микросхема контроля обратноходового преобразователя (Fly Back), обвешанная разнообразными защитами, как новогодняя елка – игрушками.
В МТ7930 встроены защиты:
• от превышения тока ключевого элемента
• понижения напряжения питания
• повышения напряжения питания
• короткого замыкания в нагрузке и обрыва нагрузки.
• от превышения температуры кристалла
Декларирование защиты от короткого замыкания в нагрузке для источника тока носит скорее маркетинговый характер 🙂
Принципиальной схемы на именно такой драйвер добыть не удалось, однако поиск в сети дал несколько очень похожих схем. Наиболее близкая приведена на рисунке:
Анализ этой схемы и вдумчивое чтение мануала к микросхеме привело меня к выводу, что источник проблемы мигания – это срабатывание защиты после старта. Т.е. процедура начального запуска проходит (вспыхивание лампы – это оно и есть), но далее преобразователь выключается по какой-то из защит, конденсаторы питания разряжаются и цикл начинается заново.
Внимание! В схеме присутствуют опасные для жизни напряжения! Не повторять без должного понимания что вы делаете!
Для исследования сигналов осциллографом надо развязать схему от сети, чтобы не было гальванического контакта. Для этого я применил разделительный трансформатор. На балконе в запасах были найдены два трансформатора ТН36 еще советского производства, датированные 1975 годом. Ну, это вечные устройства, массивные, залитые полностью зеленым лаком. Подключил по схеме 220 – 24 – 24 -220. Т.е. сначала понизил напряжение до 24 вольт (4 вторичных обмотки по 6.3 вольта), а потом повысил. Наличие нескольких первичных обмоток с отводами дало мне возможность поиграть с разными напряжениями питания – от 110 вольт до 238 вольт. Такое решение конечно несколько избыточно, но вполне пригодно для одноразовых измерений.
Рис 5. Фото разделительного трансформатора
Из описания старта в мануале следует, что при подаче питания начинает заряжаться конденсатор С8 через резисторы R1 и R2 суммарным сопротивлением около 600 ком. Два резистора применены из требований безопасности, чтобы при пробое одного ток через эту цепь не превысил безопасного значения.
Итак, конденсатор по питанию медленно заряжается (это время порядка 300-400 мс) и когда напряжение на нем достигает уровня 18,5 вольт – запускается процедура старта преобразователя. Микросхема начинает генерировать последовательность импульсов на ключевой полевой транзистор, что приводит к возникновению напряжения на обмотке Na. Это напряжение используется двояко – для формирования импульсов обратной связи для контроля выходного тока (цепь R5 R6 C5) и для формирования напряжения рабочего питания микросхемы (цепь D2 R9). Одновременно в выходной цепи возникает ток, который и приводит к зажиганию лампы.
Почему же срабатывает защита и по какому именно параметру?
Первое предположение
Срабатывание защиты по превышению выходного напряжения?
Для проверки этого предположения я выпаял и проверил резисторы в цепи делителя (R5 10 ком и R6 39 ком). Не выпаивая их не проверить, поскольку через обмотку трансформатора они запараллелены. Элементы оказались исправны, но в какой-то момент схема заработала!
Я проверил осциллографом формы и напряжения сигналов во всех точках преобразователя и с удивлением убедился, что все они – полностью паспортные. Никаких отклонений от нормы…
Дал схеме поработать часок – все ОК.
А если дать ей остыть? После 20 минут в выключенном состоянии не работает.
Очень хорошо, видимо дело в нагреве какого-то элемента?
Но какого? И какие же параметры элемента могут уплывать?
В этой точке я сделал вывод, что на плате преобразователя имеется какой-то элемент, чувствительный к температуре. Нагрев этого элемента полностью нормализует работу схемы.
Что же это за элемент?
Второе предположение
Подозрение пало на трансформатор. Проблема мыслилась так – трансформатор из-за неточностей изготовления (скажем на пару витков недомотана обмотка) работает в области насыщения и из-за резкого падения индуктивности и резкого нарастания тока срабатывает защита по току полевого ключа. Это резистор R4 R8 R19 в цепи стока, сигнал с которого подается на вывод 8 (CS, видимо Current Sense) микросхемы и используется для цепи ОС по току и при превышении уставки в 2.4 вольта отключает генерацию для защиты полевого транзистора и трансформатора от повреждений. На исследуемой плате стоит параллельно два резистора R15 R16 с эквивалентным сопротивлением 2,3 ома.
Но насколько я знаю, параметры трансформатора при нагреве ухудшаются, т.е. поведение системы должно быть другим – включение, работа минут 5-10 и выключение. Трансформатор на плате весьма массивный и тепловая постоянная у него ну никак не менее единиц минут.
Может, конечно в нем есть короткозамкнутый виток, который исчезает при нагреве?
Перепайка трансформатора на гарантированно исправный была в тот момент невозможна (не привезли еще гарантированно рабочую плату), поэтому оставил этот вариант на потом, когда совсем версий не останется :). Плюс интуитивное ощущение – не оно. Я доверяю своей инженерной интуиции.
К этому моменту я проверил гипотезу о срабатывании защиты по току, уменьшив резистор ОС по току вдвое припайкой параллельно ему такого же – это никак не повлияло на моргание лампы.
Значит, с током полевого транзистора все нормально и превышения по току нет. Это было хорошо видно и по форме сигнала на экране осциллографа. Пик пилообразного сигнала составлял 1,8 вольта и явно не достигал значения в 2,4 вольта, при котором микросхема выключает генерацию.
К изменению нагрузки схема также оказалась нечувствительна – ни подсоединение второй головки параллельно, ни переключение прогретой головы на холодную и обратно ничего не меняло.
Третье предположение
Я исследовал напряжение питания микросхемы. При работе в штатном режиме все напряжения были абсолютно нормальными. В мигающем режиме тоже, насколько можно было судить по формам сигналов на экране осциллографа.
По прежнему, система мигала в холодном состоянии и начинала нормально работать при прогреве ножки трансформатора паяльником. Секунд 15 погреть – и все нормально заводится.
Прогрев микросхемы паяльником ничего не давал.
И очень смущало малое время нагрева… что там может за 15 секунд измениться?
В какой-то момент сел и методично, логически отсек все гарантированно работающее. Раз лампа загорается — значит цепи запуска исправны.
Раз нагревом платы удается запустить систему и она часами работает — значит и силовые системы исправны.
Остывает и перестает работать — что-то зависит от температуры…
Трещина на плате в цепи обратной связи? Остывает и сжимается, контакт нарушается, нагревается, расширяется и контакт восстанавливается?
Пролазил тестером холодную плату — нет обрывов.
Что же еще может мешать переходу от режима запуска в рабочий режим?!!!
От полной безнадеги интуитивно припаял параллельно электролитическому конденсатору 10 мкф на 35 вольт по питанию микросхемы такой же.
И тут наступило счастье. Заработало!
Замена конденсатора 10 мкф на 22 мкф полностью решило проблему.
Вот он, виновник проблемы:
Рис 6. Конденсатор с неправильной емкостью
Теперь стал понятен механизм неисправности. Схема имеет две цепи питания микросхемы. Первая, запускающая, медленно заряжает конденсатор С8 при подаче 220 вольт через резистор в 600 ком. После его заряда микросхема начинает генерировать импульсы для полевика, запуская силовую часть схемы. Это приводит к генерации питания для микросхемы в рабочем режиме на отдельной обмотке, которое поступает на конденсатор через диод с резистором. Сигнал с этой обмотки также используется для стабилизации выходного тока.
Пока система не вышла в рабочий режим — микросхема питается запасенной энергией в конденсаторе. И ее не хватало чуть-чуть — буквально пары-тройки процентов.
Падения напряжения оказалось достаточно, чтобы система защиты микросхемы срабатывала по пониженному питанию и отключала все. И цикл начинался заново.
Отловить эту просадку напряжения питания осциллографом не получалось — слишком грубая оценка. Мне казалось, что все нормально.
Прогрев же платы увеличивал емкость конденсатора на недостающие проценты — и энергии уже хватало на нормальный запуск.
Понятно, почему только некоторая часть драйверов отказала при полностью исправных элементах. Сыграло роль причудливое сочетание следующих факторов:
• Малая емкость конденсатора по питанию. Положительную роль сыграл допуск на емкость электролитических конденсаторов (-20% +80%), т.е. емкости номиналом 10 мкф в 80% случаев имеют реальную емкость около 18 мкф. Со временем емкость уменьшается из-за высыхания электролита.
• Положительная температурная зависимость емкости электролитических конденсаторов от температуры. Повышенная температура на месте выходного контроля — достаточно буквально пары-тройки градусов и емкости хватает для нормального запуска. Если предположить, что на месте выходного контроля было не 20 градусов, а 25-27, то этого оказалось достаточно для практически 100% прохождения выходного контроля.
Производитель драйверов сэкономил конечно, применив емкости меньшего номинала по сравнению с референс дизайн из мануала (там указано 22 мкф) но свежие емкости при повышенной температуре и с учетом разброса +80% позволили партию драйверов сдать заказчику. Заказчик получил вроде бы работающие драйверы, которые со временем стали отказывать по непонятной причине. Интересно было бы узнать – инженеры производителя учли особенности поведения электролитических конденсаторов при повышении температуры и естественный разброс или это получилось случайно?
Рассмотрены конструкции и схемотехника LED-драйверов, в том числе управляемых, и системы светодиодного освещения на их базе, изготавливаемые компаниями «Интеграл» и «Тандем Электроника».
Введение
Компаниями «Интеграл» (Республика Беларусь), «Тандем Электроника» (Российская Федерация) и СКТБ «Микроника» (Республика Беларусь) организовано производство LED-ламп и светильников, начиная от разработки, производства интегральных микросхем (ИМС) LED-драйверов и систем управления освещением и заканчивая изготовлением плат применения.
Производимые LED-лампы и светильники характеризуются продолжительным сроком эксплуатации, крайне низким уровнем энергопотребления, высокой светоотдачей, отсутствием пульсаций светового потока, нечувствительностью к нестабильной электросети и к частым включениям/выключениям, способностью уверенно работать в условиях повышенной влажности и серьезных морозов. В случае необходимости используется модульное расположение LED-диодов в осветительной системе, что позволяет не заменять незамедлительно LED-лампу при выходе из строя одного или нескольких светодиодов, так как общая светоотдача такой системы изменяется незначительно.
Светодиодные лампы и светильники обычно состоят из светодиодного модуля и платы источника тока (LED-драйвера), размещенных в корпусе-радиаторе. Все LED-лампы, трубки и светильники компаний «Интеграл» и «Тандем Электроника» комплектуются LED-драйверами, разработанными компанией СКТБ «Микроника», которая использует в их составе ИМС собственной разработки.
Во многих случаях актуально создание с целью экономии электроэнергии (системы уличного, офисного освещения, «умный дом») или для реализации специальных режимов освещения (птицеводческие фабрики, тепличное освещение и др.) управляемых систем освещения, в составе которых необходим управляемый источник питания (УИП). Использование УИП в таких системах освещения может обеспечивать как групповое, так и адресное управление каждым светильником. Кроме того, УИП обеспечивают поддержку открытой распределенной архитектуры с интеллектуальной периферией, которая позволяет, во-первых, оптимизировать систему управления освещением под индивидуальные требования заказчика, во-вторых, система имеет расширенные функции по управлению освещением и обеспечивает возможность ее интеграции с другими распределенными системами управления. Основная область применения таких систем — птицеводческие помещения, энергосберегающее уличное и офисное освещение.
LED-драйверы
LED-драйверы разрабатываются специалистами компаний «Интеграл» и «Тандем Электроника» и производятся на собственных мощностях с использованием пассивных комплектующих ведущих мировых производителей, что гарантирует их высокие эксплуатационные характеристики. В драйверах светодиодов, которые по типу подразделяются на линейные, изолированные и неизолированные, используются собственные специально спроектированные микросхемы, обеспечивающие функционирование драйвера с высокими техническими параметрами (таблица 1).
Таблица 1. Краткие характеристики LED-драйверов
Как видно из таблицы 1, разработанные LED-драйверы характеризуются расширенным диапазоном входного напряжения, высокой эффективностью, высоким фактором мощности. Стабильность тока всех типов драйверов не хуже ±(1-3)%, срок службы более 40 000 ч. Возможно увеличение срока службы до 80 000 ч и более за счет схемотехнических решений, исключающих электролитические конденсаторы в плате драйвера.
Линейные LED-драйверы
Линейный драйвер представляет собой ограничитель тока, выполненный на семействе микросхем MCA1504, рассчитанных на типовой выходной ток 20, 30, 40 и 60 мА. Упрощенно ограничитель тока можно представить в виде некоего регулируемого резистора, сопротивление которого меняется в зависимости от напряжения на нем, за счет чего ток в цепи резистора остается постоянным . Внешний вид драйвера и его схема показаны на рис. 1. Стабильность тока составляет ±2,5% в диапазоне сетевых напряжений 210-230 В (рис. 2).
Рис. 1. Линейный светодиодный драйвер на ИМС МСА1504 40 мА: а) внешний вид; б) электрическая схема
Рис. 2. Зависимость тока светодиодов от входного напряжения линейного драйвера с выходным током 40 мА на ИМС МСА1504
Изолированные LED-драйверы
Изолированный драйвер мощностью 6-22 Вт разработан на базе микросхемы MCA1501 , а мощностью 40-200 Вт — на базе MCA6062. Драйвер этого типа представляет собой гальванически изолированный от сети обратноходовой импульсный преобразователь напряжения (flyback converter) с контролем выходного тока через цепь обратной связи посредством оптопары и активным корректором коэффициента мощн
Энергосберегающие лампы активно позиционировались как замена низкоэкономичным и ненадежным лампам накаливания. Постепенное снижение цен на «экономки» привело к тому, что они получили практически повсеместное распространение.
Прогресс не стоит на месте и на смену энергосберегающим люминесцентным лампам приходят светодиодные источники света. Имея большую экономичность, они превосходят энергосберегающие лампы по экологичности, поскольку люминесцентные лампы содержат ядовитую ртуть, а светодиоды абсолютно безопасны (подробнее о вреде светодиодных ламп).
Самый большой минус светодиодов – их высокая стоимость. Не удивительно, что многие занимаются переделкой энергосберегающих ламп в светодиодные, используя по максимуму доступную и недорогую элементную базу.
Использование платы питания энергосберегающей лампы в качестве драйвера для светодиодовТеоретическое обоснование
Светодиоды работают при низком напряжении – порядка 2-3В. Но самое главное, для нормальной работы требуется не стабильность напряжения, а стабильность тока, по ним протекающего. При понижении тока снижается яркость свечения, а превышение приводит к выходу из строя диодного элемента. Полупроводниковые устройства, к которым относятся светодиоды, имеют ярко выраженную зависимость от температуры. При нагреве сопротивление перехода падает и возрастает прямой ток.
Простой пример: источник стабильного напряжения выдает 3В, при токе потребления светодиода 20мА. При повышении температуры напряжение на светодиоде остается неизменным, а ток возрастает вплоть до недопустимых значений.
Для исключения описанной ситуации, источники света на полупроводниках запитывают от стабилизатора тока, он же драйвер. По аналогии с люминесцентными лампами драйвер иногда называют балластом для светодиодов.
Наличие входного напряжение 220В вместе с требованием стабилизации тока приводит необходимости создания сложной схемы питания светодиодных ламп.
Практическая реализация идеи
Простейший источник питания светодиодов от сети 220В имеет следующий вид:
Примитивный источник питания для светодиодов от сети 220ВНа приведенном рисунке резистор обеспечивает падение излишка напряжения питающей сети, а диод, включенный параллельно, защищает LED элемент от импульсов напряжения обратной полярности.
Как видно из рисунка, что можно проверить расчетами, требуется гасящий резистор большой мощности, выделяющий во время работы много тепла.
Ниже приведена схема, где вместо резистора используется гасящий конденсатор
Схема с гасящим конденсаторомИспользование в качестве балласта конденсатора позволяет избавиться от мощного резистора и повысить КПД схемы. Резистор R1 ограничивает ток в момент включения схемы, R2 служит для быстрого разряда конденсатора в момент выключения. R3 дополнительно ограничивает ток через группу светодиодов.
Конденсатор С1 служит для гашения излишков напряжения, а С2 сглаживает пульсации питания.
Диодный мост образован четырьмя диодами типа 1N4007, которые можно выпаять из негодной энергосберегающей лампы.
Расчет схемы произведен для светодиодов HL-654h345WC с рабочим током 20мА. Не исключено применение аналогичных элементов с таки током.
Так же, как и в предыдущей схеме, здесь не обеспечивается стабилизация тока. Чтобы исключить выход светодиодов из строя, в схеме балласта для светодиодных ламп емкость конденсатора С1 и сопротивление резистора R3 выбраны с запасом, чтобы при максимальном входном напряжении и повышенной температуре светодиодов, ток через них не превышал допустимых значений. В нормальном режиме ток через диоды несколько менее номинального, но на яркости лампы это практически не сказывается.
Недостаток подобной схемы заключается в том, что использование более мощных светодиодов потребует увеличение емкости гасящего конденсатора, имеющего большие габариты.
Аналогично выполняется питание светодиодной ленты от платы энергосберегающей лампы. Важно, чтобы ток светодиодной ленты соответствовал линейке светодиодов, то есть 20мА.
Используем драйвер энергосберегающей лампы
Более надежна схема, когда используется драйвер из энергосберегающей лампы с минимальными переделками. В качестве примера на рисунке показана переделка энергосберегающей лампы мощностью 20Вт для питания мощного светодиода с током потребления 0.9А.
Переделка светодиодной лампы для питания светодиодовПеределка электронного балласта для светодиодных ламп в данном примере минимальна. Большая часть элементов в схеме оставлена от драйвера старой лампы. Изменениям подвергся дроссель L3 и добавлен выпрямительный мост. В старой схеме между правым выводом конденсатора С10 и катодом диода D5 была включена люминесцентная лампа.
Теперь конденсатор и диод соединены напрямую, а дроссель используется в качестве трансформатора.
Переделка дросселя заключается в намотке вторичной обмотки, с которой и будет сниматься напряжение для питания светодиода.
Не разбирая дроссель, на него нужно намотать 20 витков эмалированного провода диаметром 0.4мм. При включении напряжение холостого хода вновь выполненной обмотки должно составлять около 9.5–9.7В. После подключения моста и светодиода, амперметр, включенный в разрыв питания LED элемента, должен показывать около 830–850мА. Большее или меньшее значение требует коррекции количества витков трансформатора.
Диоды 1N4007 или аналогичные, можно использовать от другой неисправной лампы. Диоды в экономках используются с большим запасом по току и напряжению, поэтому выходят из строя крайне редко.
Советы и предостережения
Все приведенные схемы светодиодных драйверов из энергосберегающей лампы, хоть и обеспечивают низковольтное питание, имеют гальваническую связь с сетью переменного тока, поэтому при работе по отладке нужно соблюдать меры предосторожности.
Наилучшим и самым безопасным будет использование при работе разделяющего трансформатора с одинаковыми первичной и вторичной обмотками. Имея на выходе те же самые 220В, трансформатор будет обеспечивать надежную гальваническую развязку первичной и вторичной цепей.
Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)
Ремонт светодиодных ламп на 220 вольт, при желании, можно сделать в домашних условиях, но для этого непременно нужно иметь в наличии паяльник и мультиметр.
Светодиодные лампы такого типа на английском называются “LL-CORN”, что в переводе означает (лампа-кукуруза), по внешнему виду действительно похоже на початок кукурузы. Такие “початки” выпускаются в множестве видов. Выбрать действительно качественную продукцию сложно. Большинство подобных лампочек производится в Китае и являются подделками, но данная статья будет не о борьбе с поддельной продукцией, а поговорим на тему: ремонт светодиодных ламп кукуруза.
Лампы такого типа как на фотографии выпускают на 24, 30, 36, 48, 56, 69, 72 светодиода. В настоящее время эти лампы оснащают светодиодами SMD5730 или SMD5733. Их данные:
SMD5730 – размеры указаны в названии 5.7 мм. на 3.0 мм. Мощность – 0.5 ватта. Напряжение 3.4 вольта. Ток 150 мА. Световой поток 30 – 45 люмен.
SMD5733 – размеры указаны в названии 5.7 мм. на 3.3 Мощность – 0.5 ватта. Напряжение 3.4 вольта. Ток 150 мА. Световой поток 35 – 50 люмен. Но нужно сказать, что светодиоды, выпущенные в Китае, часто не соответствуют заявленным характеристикам.
Если светодиодная лампа перестала светить, то её не нужно сразу выбрасывать, ремонт такой лампы не сложен и может быть сделан практически любым человеком, кто умеет держать в руках паяльник. Но до ремонта лампы нужно убедиться, что лампа получала питание в месте, где она стояла. Это значит, что на место выкрученной лампы нужно вкрутить другую и убедиться, что не работает именно лампа, а не сам светильник.
Для ремонта, нужно добраться до внутренностей, и тут возникает вопрос как вскрыть светодиодную лампу? Ответ прост – при помощи обыкновенного кухонного ножа. Нужно нож вставить в место где соединяется корпус лампы с защитным прозрачным кожухом и повернуть до выхода паза кожуха из выступа корпуса.
Кожух выскочит с лёгким щелчком.
Перед нами открывается вся “начинка” лампы. Первым делом осматриваем всё внутри и убеждаемся, что пайка деталей качественная (если нет, то пропаиваем сомнительные места). Если есть почерневшие детали, то меняем их на аналогичные.
Для определения номиналов деталей, в статье ниже приведена общая схема для подобных ламп и дано перечисление номиналов деталей, в зависимости от мощности лампы. Если есть почерневшие светодиоды, то они однозначно подлежат замене на точно такие же. При замене светодиодов, обязательно обращайте внимание на полярность. Если перепутаете плюс с минусом, то он работать не будет.
Если у Вас мощный паяльник, то для пайки маленьких светодиодов, нужно намотать на жало паяльника кусок медной проволоки подходящего диаметра и паять при её помощи.
Вздутый конденсатор – меняем. Есть трещина на детали – меняем. Трещина на печатной плате – припаиваем перемычку на дорожки схемы или зачищаем лак по обеим сторонам трещины и наносим паяльником каплю олова. Если нет подходящих деталей, то эту сгоревшую лампочку оставляем как донора для будущих ремонтов.
Бывает, что внешний вид детали нормальный, но у неё есть внутренние повреждения. В этом случае без мультиметра не обойтись. Конденсаторы проверяем на пробой, а резисторы на обрыв. В схеме светодиодных ламп деталей мало и проверить их все не составляет большого труда.
Исключение составляют лампы, где питание реализовано на драйверах из микросхем. Ремонт драйвера светодиодной лампы, состоящего из микро компонентов в домашних условиях можно сделать, но ограниченно и это под силу только профессионалам. В нашей лампе схема простая.
У всех лампочек серии, которую мы рассматриваем, схема одинакова. Отличается только количество светодиодов и номиналы некоторых элементов. Для ремонта важно знать принцип работы схемы и какую роль выполняют детали. Начнём сначала.
Конденсатор C1, является гасящим и заменяться может точно таким же, как в лампе, рассчитанным на 400 вольт.
Для лампы с 24 светодиодами он 0.56 микрофарад. Для лампы 30 светодиодов – 0.68 мкф. 36 – 48 светодиодов – 0.82 мкф. 56 – 69 светодиодов – 1.2 мкф. Обозначается 564J400v, 684J400v, 824J400v, L105J400v, соответственно.
Конденсатор C2 служит для сглаживания пульсаций выпрямленного диодной сборкой тока и может быть заменён любым полярным конденсатором от 2.2 до 10 мик
Предыстория. Года три назад, переехав на новую квартиру, я полностью перешёл на энергосберегающие лампы. Но обещанные производителем тысячи часов наработки и огромная экономия по сравнению с лампами накаливания оказались мифом. С завидной регулярностью умирали и дешёвые, и дорогие сберегайки, я специально брал лампы разных производителей и разной цены, но ни одна лампа не проработала больше года. Обновив все сберегайки по кругу, я решил, что пора завязывать с этими лампами, экономящими электроэнергию, но не деньги. Вернуться на лампы накаливания было бы шагом назад, да и не везде это было возможно из-за их сильного нагрева. Первые попытки использовать светодиодные лампы-кукурузины провалились, настолько плохо они светили. Время шло, постепенно я покупал для опытов одноваттные светодиоды, затем десятиваттные, драйверы на 3вт с питанием от сети, драйверы на 10вт с DC входом для работы от бортсети авто и т.п. Одной из удачных, на мой взгляд, покупок был лот с алиэкспресс в 200шт одноваттных светодиодов тёплого белого свечения, из которых я решил наделать светильников (http://ru.aliexpress.com/item/1W-LED-Bulbs-High-power-Lamp-beads-Pure-White-Warm-White-300mA-3-2-3-4V/1753409329.html). Опыты с этими светодиодами показали, что перевести на них домашнее освещение вполне реально. Особенно мне понравилось, что они светят очень широким лучом, и не требуют никакой рассеивающей оптики. Ну и нужно было купить 10-ваттные драйверы с питанием от сети 220в.
Я решил взять на пробу пару драйверов, тем более что ненавистный бакс уже упал после своего мощного взлёта. Уже не помню причин, по которым я выбрал именно этого продавца и именно такие драйверы, оформил заказ, но оплатить не успел. Лот и продавец те же, что на ссылке во главе обзора, но тогда драйверы выглядели иначе:
Через пару дней оказалось, что данные драйверы все распроданы, и я хотел было отменить заказ, но продавец мне предложил взамен другие драйверы, прислав фото и уверив, что характеристики их такие же:
Именно такие драйверы предлагает продавец сейчас:
Мне, честно говоря, было всё равно, лишь бы были обещанные 10Вт, а конструктив драйвера мне даже больше понравился, так что я согласился на такой вариант. Правда, продавец долго тянул с отправкой, и отправлен мой товар был почти через 10 дней. Прошел ровно месяц, и я получил драйверы на почте, порядком забыв уже, как они должны выглядеть. И вот что я получил:
Прежде всего, отсутствует предохранитель, который необходим. Присутствующую у многих драйверов тонюсенькую «предохранительную» дорожку на печатной плате я не обнаружил, так что нужен внешний предохранитель. Больше всего меня удивила ёмкость конденсатора фильтра, целых 12мкФ, в то время как обычно в такие драйверы ставят 4,7мкф. Измерение ёмкости показало аж 18мкф, что ещё больше меня удивило, но попутно породило подозрение, что этот конденсатор ёмкостью больше указанной, а по напряжению меньше… По выходу драйвера установлен конденсатор явно меньше посадочного места, но 100мкф там вполне достаточно. Не совсем понятно, зачем поставили два импульсных диода в параллель вместо одного более мощного, одним диодом их теперь не заменишь, его выводы просто не пролезут в отверстия в ПП. В схемотехнике драйвера не стремился разобраться, не очень интересно. Пайка местами очень корявая, видимо пропаивали или допаивали детали со штыревыми выводами вручную.
Ну и затем последовала проверка драйвера батареей из 9 светодиодов, наклеенных на радиатор процессора от старого компьютера.
Кстати, пользуюсь всё ещё тем же тюбиком теплопроводного клея, что описывал в обзоре (https://mysku.ru/blog/ebay/28636.html). Клей засох на выходе из тюбика, но внутри оказался нормальной консистенции, чем я очень доволен, потому что ожидал, что за прошедшее время тюбик высохнет совсем, и придётся вскрывать второй. Закручивайте крышечку аккуратнее, она очень легко трескается… я её обжал термоусадкой…
Драйверы испытание прошли хорошо, выдавали ток 870-890 мА при напряжении 10,4…10,5в. До 10Вт не дотягивают, но светодиодов-то девять, и они одноваттные, так что по мне всё нормально. Померил температуру через полчаса работы: диоды на выходе драйвера разогрелись до 104 градусов, температура трансформатора была порядка 82 градусов. Всё остальное на плате драйвера было значительно холоднее. Немного напрягла столь высокая температура импульсных диодов, но что тут поделаешь? Работают ведь…
Нисколько не удивился, когда температура радиатора от процессора с 9 светодиодами перевалила за 85 градусов. Ну ещё бы, он рассчитан на принудительный обдув, расстояние между пластинами очень мало, и при естественной конвекции этот радиатор ведёт себя просто как алюминиевый брусок. Конечно же, эта температура для светодиодов слишком высока, к тому же условия проверки нельзя назвать жёсткими: и на улице, и в комнате было достаточно прохладно. Поэтому радиатор от процессора был отставлен до времени, когда затею светодиодную лампу с использованием вентилятора (скорее всего значительно более мощную, чем 10вт), и я стал готовить к наклейке светодиодов другой радиатор, благо светиков две сотни штук, можно не экономить…
Другой радиатор был из моих старых запасов, предположительно от какой-то военной техники, где на нём стояли два транзистора, возможно П213 и П210. Сначала я хотел прошлифовать плоскость радиатора под установку светодиодов на заводе, но решил не истончать его основание, и ограничиться удалением краски. Но если глянцевая чёрная эмаль снялась довольно легко, то оказавшийся под ней серо-зелёный грунт оказался таким прочным, что я ещё больше уверовал в военное происхождение данного радиатора. О том, чтобы отколупнуть грунт от металла, вообще не было речи, я смог только срезать верхний слой грунта острой стамеской, а нижний слой, мёртвой хваткой держащийся за металл, пришлось сдирать наждаком, и потом шлифовать радиатор. В итоге я получил не очень качественную поверхность, местами даже не удалил окончательно грунт, так как он наносился на черновую поверхность радиатора, имевшую неровности. Но светодиоды всего лишь одноваттные, поэтому не стал париться, и приклеил их на более-менее качественно отшлифованные места, а также на места, где раньше стояли транзисторы. Получилось не очень эстетично, но «зато дёшево, надёжно и практично». Понятно, что лучше смотрится, когда светодиоды стоят ровными рядами.
На следующий день, когда клей под светодиодами высох, я соединил светодиоды между собой и испытал новый фонарик с драйвером. Более часа гонял фонарь и драйвер, но температура радиатора так и не поднялась выше 52-53 градусов. Причём сначала я располагал пластины радиатора вертикально, а потом для проверки положил радиатор светодиодами вниз, и что удивительно, температура радиатора через некоторое время поднялась всего на 1 градус. Следовательно, при горизонтальном расположении данного радиатора его теплорассеивающая способность практически не меняется, и можно применить его в лампе, светящей вниз.
От сгоревших сберегаек я оставлял цоколи, чтобы использовать их в будущем, и вот в дело пошёл первый цоколь. В нём ещё с времён сберегайки имелся предохранитель, и мне не пришлось ставить дополнительную защиту на драйвер. Опилив цоколь соответствующим образом, я прикрепил его к радиатору со светодиодами двумя саморезами. Дуги пластика с натягом вошли меж пластин радиатора, так что ничего не болтается.
Довольно долго (пару минут) я думал, как же мне закрепить на этом фонарике драйвер. В нём никаких монтажных отверстий не предусмотрено, поэтому я поступил «по китайски», и закрепил драйвер термоклеем за провода. Потом, правда, засомневался, не расплавится ли этот клей при нагреве радиатора, всё-таки под потолком температура куда выше, чем на столе, где я проводил испытания. Но лампа работала весь вечер, и клей не расплавился. Может кто знает, какая у него температура плавления?
Ну и сама светодиодная лампа. Сразу предупреждаю, зрелище не для слабонервных, это скорее опытный образец, чем законченное изделие, и ещё предстоит подумать, как придать подобной лампе более цивилизованный вид:
Для проверки этой самоделки в реальных условиях, а также для оценки освещённости независимым экспертом, в роли которого выступила жена, я вкрутил эту лампочку в люстру на кухне.
Характер освещённости кухни этой лампой сильно отличается от сберегайки или лампы накаливания, так как они светят во все стороны, а светодиодная лампа имеет чёткую направленность вниз. Поэтому самоделка отлично (субъективно не хуже чем сберегайка на 20вт) освещает кухонный стол и стены на высоту примерно 1,5метра. Выше идёт светоненевая граница, немного рассеянная сетчатым абажуром. Потолок остаётся практически тёмным. Отражённый от потолка рассеянный свет практически отсутствует, и если, например, заслонить своей широкой спиной свет от лампы, то в тени освещённость некомфортно низкая. При использовании обычной лампочки кухня более равномерно освещается рассеянным светом, отражённым от потолка, и столь выраженных теней нет.
В целом жене характер освещения кухни новой лампой понравился, свет кажется необычным, но это скорее из-за привычки к сберегайкам и лампам накаливания. Решили на пару-тройку дней оставить в кухонной люстре эту светодиодную самоделку, чтобы оценить её не по первому впечатлению, а «набрать статистику». Но в том виде, в каком есть, эта лампа скорее всего переселится в какое-нибудь подсобное помещение (после покрытия токонесущих частей лаком), а в кухню я буду делать что-то более красивое.
Ну пока всё. Сейчас раздумываю над тем, как заменить лампы в 5-рожковой люстре в комнате на светодиодные самоделки, но слишком уж громоздкой и тяжёлой получается конструкция, слишком серьёзный радиатор нужен для охлаждения 9 светодиодов. Кроме того, лампы в люстре должны быть как минимум двунаправленными (должны иметь светодиоды минимум с двух сторон), так как рассеянный свет в комнате куда нужнее, чем в кухне. Есть идея конструкции оптимального для такого случая радиатора, но пока очень сырая, надо додумывать и делать опытный образец.
Немного не по теме, но, возможно, тем, кто дочитал до конца, будет интересно. Самую первую светодиодную лампу в своём доме, конечно же самодельную, я поставил в ванную комнату, чтобы заменить только что умершую сберегайку. Те же 9 светодиодов, кусочек игольчатого радиатора от БП отечественного компьютера системы 80186 «Искра», и 10-вт драйвер, купленный лет пять назад на DX, все эти годы валявшийся без применения. На сильно разогревающуюся микросхему драйвера я наклеил небольшой радиатор. Внутреннее устройство лампы скрыто плафоном, и поэтому я совсем не стремился к изящности исполнения. Ламповый патрон оставлен для совместимости, если самоделка откажет. Вот что получилось:
В принципе, получилась вполне полноценная замена сберегайки на 20вт, освещает ванную отлично. Правда, на следующий день после установки лампы в ванную умер диод на выходе драйвера, и я заменил его первым попавшимся под руку диодом КД2997, греется он сильно, так как не Шоттки, но ужасно живуч, и не такое выдерживает. Хоть в ванную из-за повышенной влажности не рекомендуется ставить такой незащищённый драйвер, но я покрыл его лаком, и вот уже около месяца лампа отлично работает.
Но вчера, когда я, придя с работы, щёлкнул выключателем, раздался громкий…, нет, даже не хлопок, а именно взрыв, и вышибло автомат по световой линии. Я сразу понял, что бабахнула моя лампа. Хорошо что «на мину» напоролся я сам, а не кто-то из домашних… Снимая с лампы плафон, я ожидал увидеть что-то ужасное, чёрное-горелое, как Рязань после набега Батыя, но на удивление всё выглядело свежим и исправным, и я не сразу обнаружил эпицентр взрыва.
Оказалось, что взорвался помехозащитный конденсатор на 0,022мкф 630в, который я сам припаял к драйверу, на фото он хорошо виден, голубенький такой. Конденсатор разорвало пополам, части его корпуса разлетелись в стороны, и при этом выгорела «предохранительная» дорожка на плате драйвера. Конденсатор выкусил, выгоревшую дорожку замкнул предохранителем на 2А, включаю — работает! Ну и дела! Никак не ожидал, что рванёт поставленный мной конденсатор, к тому же с таким запасом по напряжению… Подозреваю что он не вынес повышенной влажности, напитал влаги через микротрещину и приветик… Я лаком его целиком не покрывал… К выгоранию самого драйвера был бы морально готов, но драйвер перенёс и пробой импульсного диода, и повышенную влажность тоже выдерживает… В общем, никогда не известно, где же рванёт… Так вот совпало…
13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2 / Хабр
Привет, мои маленькие любители гик-харкора!
В первой части обзора светодиодных ламп мы остановились на спектральных характеристиках, настоящие две части – ибо материала накопилось предостаточно – будут посвящены внутреннему убранству ламп и некоторым их интересным конструкционным особенностям.
Вступительное слово
Конечный потребитель видит лишь внешность лампочки и оценивает свойства того или иного осветительного прибора, исходя из описания на упаковке и, собственно, самих свойств лампы, которые проверяются либо опытным путём, либо благодаря обзорам и сравнениям. Однако, он редко задумывается над тем, а что же всё-таки спрятано у LED-лампы под
Внутреннее устройство таких «высоко технологичных» ламп зачастую позволяет понять, на чём сэкономил производитель в угоду конкуренции и низкой отпускной цене, от чего пришлось отказаться, какие компоненты были использованы и как скоро они выйдут из строя. Ведь LED-лампочка редко выдерживает заявленные 50 000 часов в режиме «включено», ранво как вследствие износа компонент драйвера (ёмкостей, например), так и перегорания миниатюрных светодиодов.
Давайте попробуем вместе пройтись по внутреннему миру уже знакомой нам чёртовой дюжины ламп, и выявить победителя не только по одёжке спектральным характеристикам, но и по «технологиям и инженерии».
Пациенты на трепанацию
Несмотря на то, что на тестирование было представлено 13 ламп, не имеет большого смысла разбирать одни и те же лампы, которые отличаются лишь разной цветовой температурой, поэтому сократим объём работы на тройку ламп, оставив лишь 10 из них:
Из каждой пары ламп Gauss рассмотри только одну из них
Данная статья будет разбита на две части, чтобы не утомлять читателя длинным чтивом. Но начнём мы с самого простого (ламп в корпусе E14 и GU5.3), чтобы во второй части прийти к относительно сложным лампам в цоколе E27 с «навороченным» драйвером.
Светодиодные лампы в цоколе E14: каста аутсайдеров или сплошное разочарование
В первой части обзора мы увидели, что лампы в данном исполнении обладают не самыми лучшими характеристиками при прочих равных условиях. В частности, это обусловлено небольшим объёмом цоколя для размещения драйвера. При этом зачастую сам производитель не особо заморачивается над тем, как драйвер разместить, отдавая предпочтение простым решениям, но обо всё по порядку.
Начнём с лампы Ecola. Светорассеиватель оказался пластиковым, однако он никаким образом кроме небольших защёлок не закреплён на лампе, хотя вполне его можно было бы и на герметик посадить. Светодиодная сборка просто-напросто приклеена к теплорассеивателю на толстый скотч. «WTF?!» – раздаётся логичный вопрос из зала. Дада, сборка даже не прикручена, а просто зафиксирована поворотным держателем! Признаться честно – очень странное решение по всем пунктам.
Установленный драйвер самый простой из всех возможных – ёмкостной. Вы можете такой собрать в домашних условиях: диодный мост и пара RC-контуров. Не удивительно, что лампа имеет запредельный коэффициент пульсации, от которого в любом случае будут уставать глаза, хотя для размещения нормального драйвера места более чем достаточно, но об этом чуть ниже. Отчасти положительный момент: конденсаторы CBB, то есть защищённые, если можно так выразиться, от нагрева, но не все и расположенные в холодной части лампы. Первый резистор в том числе выполняет функцию «плавкого предохранителя», защищая от КЗ в лампе и избыточного потребления мощности.
Кстати, если Вы знаете, в чём основное отличие CBB конденсатора от обычного, плюсы и минусы их монтажа и эксплуатации – милости просим в комментарии поделиться своим знанием.
Интересно, что на плате два конденсатора поставлены параллельно. Странно, разве сложно было найти один на 4 с небольшим микроФ и таким образом уменьшить драйвер?!
CBB — это большая коричневая бандура на плате драйвера. «Comp» обозначает марку используемого диодного моста
Расположение диодов последовательное. Всего на алюминиевой подложке расположено 12 сборок светодиодов по 3 в каждом. На фотографии ниже даже видны соединяющие отдельные сборки диодов медные контакты.
Последовательное или параллельное подключение: что лучше?Ещё со времён первой статьи о лампах шёл спор о том, какое подключение светодиодов внутри лампы лучше: последовательное или последовательно-параллельное?! Однозначного ответа дать сложно: с одной стороны последовательное подключение опасно тем, что из-за выхода из строя одно единственного небольшого диода, откажет вся лампа целиком; с другой стороны, непонятно, насколько хватит ресурса второго светодиода в последовательно-параллельном подключении, если выйдет из строя диод первый и, таким образом, изменит токи и напряжения в сборке.Светодиоды довольно маленькие для таких больших SMD-корпусов, всего 132 на 83 микрон. Для сравнения средняя толщина волоса человека составляет 80-100 микрон. C чем может быть связано размещение таких маленьких диодов в таких больших корпусах? Возможно, с попыткой создать равномерное освещение при жёстких рамках по рассеиваемой мощности или банальном использовании одних и те же светодиодов для ламп разной мощности?!
Конечно, я не забыл о моих маленьких любителях гик-порно, поэтому особо удачные варианты фотографий, полученных с помощью оптического микроскопа, будут идти отдельным пунктом после каждой лампы.
High-resolution geek pornСветодиодные чипы при 50-кратном увеличении:И 100 кратном увеличении:
Далее мы рассмотрим лампу компании Lexman. Проблемы и недостатки аналогичны лампе от Ecola: рассеивающая колба закреплена только лишь на защёлках, то есть ни о какой герметичности и речи быть не может. Тонкий слой сухого герметика, который никак не удерживает светорассеиватель, в расчёт принимать не будем. Нейтраль механически закреплена цоколем лампы и никак не припаяна к нему, сборка светодиодов крепится так же с помощью поворотного кольца, но оно хотя бы посажено на пару капель герметика, и, конечно же, простейший драйвер без претензий на подавление мерцания.
Драйвер ёмкостной. Отличительной особенностью является то, что на нём есть место для посадки небольшого светодиода, обозначающего питание (ориентир R0 на фотографии):
В 16 боксах, соединённых последовательно, находится по 2 светодиода размером 269 на 94 микрона. Стоит, однако, отметить, что компания Lexman использует оригинальные светодиоды с оригинальным расположением контактов и микроструктурой, которые не похожи ни на один и рассмотренных образцов.
High-resolution geek pornВариации картинки при изменении фокусного расстояния:И наконец, лампа от «любимой» многими фирмы Wolta. Несмотря на то, что светорассеиватель вроде как, и приклеен к корпусу лампы, но и он снимается относительно легко и просто. Внутри сборка светодиодов закреплена на аналогичный ранее рассмотренному поворотный механизм – не любят ребята сажать на шурупчики, видимо. Но вот распределение термопасты под этой сборкой далеко от идеального: есть места, которые просто не имеют термоконтакта с корпусом, а значит являются первыми кандидатами на перегорание при длительном использовании.
Драйвер аналогичен рассмотренным ранее образцам, то есть ёмкостной. Хотя существенное отличие заключается в дополнительном конденсаторе С1 на входе, который, по всей видимости, служит для дополнительной стабилизации входящего напряжения.
Комментарий от Alexeyslav:
Это обычный блокировочный конденсатор. Защищает сеть/лампу от ВЧ импульсов и заодно играет роль гасящего конденсатора для токов утечки(а надо ли?).Проблема емкостных балластов в том что они рассчитаны на работу в сети с определенной частотой, для импульсов и ВЧ помех сопротивление конденсатора минимально и соответственно светодиоды испытывают токовый шок(который ограничен только сопротивлением резистора-предохранителя) в условии грязной сети поскольку высшие гармоники напряжения проходят через гасящий конденсатор беспрепятственно, особенно в моменты включения когда выключатель «искрит» (еще один фактор долголетия таких ламп — качественный выключатель).
Вообще, для таких случаев лучше было бы использовать в качестве гасящего элемента индуктивность, но это технологически сложнее
Светодиоды расположены на гибком текстолитовом диске – интересное решение, позволяющее уменьшить вес лампы и, как мне кажется, улучшить теплообмен. Всего установлено 26 SMD боксов, в каждом из которых спрятано по 2 светодиода. При этом физические размеры светодиодов всего-навсего 123 на 60 микрон – именно поэтому пришлось установить их так много в одну лампу.
«Отличительной» особенностью оказался тот факт, что гель с люминофором настолько тонкий, что под ним видны сами диоды и соединяющие их контакты. Конечно, я понимаю, что заявлено было 4000К, но такой тонкий слой люминофора не может соответствовать даже 4000 и мы закономерно имеем 4300К вместо 4000К.
Ещё немножко дёгтя. Возможно, это лишь искажение изображения, но поверхность самих светодиодов имеет неровности (указано стрелочками), которые могут соответствовать дефектам, полученным при росте слоёв, что безусловно негативно влияет на светотехнические характеристики светодиодов.
Светодиодные лампы в цоколе GU5.3: и всё-таки сделать качественную лампу можно!
Итак, следующая группа – лампы в цоколе GU5.3. Постараемся быстренько пройтись по ним в алфавитном порядке. Стоит сразу же оговориться, что ВСЕ протестированные лампы имеют неизолированную/негерметизированную сборку светодиодов (на защёлках), а, следовательно, их применение в помещениях с высокой влажностью может быть небезопасно!
Первой под нож отправляется лампа от компании ASD. Лампа компании ASD разбирается легко – всего пара винтиков, на которых и крепится сборка LED, и готово. На этот раз ввод надёжно припаян, а не зафиксирован механически. Термопаста аккуратно тонким слоем нанесена на алюминиевый теплоотводящий кожух, так что проблем с перегревом быть не должно.
Драйвер, как и у всех ламп в цоколе E14, представляет собой диодный мост и пару конденсаторов. 14 SMD диодных блока соединены последовательно и образуют круг. Интересно, что потенциально на алюминиевой подложке может быть размещён второй круг светодиодов (параллельно первому), медные посадочные места отчётливо просматриваются на ней.
Размер самого LED всего-навсего 251 на 83 микрона, при этом диод, запакованный и залитый люминофором, имеет размеры ~ 3 на 1 мм. Мне почему-то кажется, что люминофор в данном случае используется не самым оптимальным способом: края практически не участвую в поглощении синего света.
High-resolution geek pornПросто светодиодная красота:Далее рассмотрим лампу от компании Gauss. Схожая конструкция и схема разборки: крышка на защёлках и пара болтиков. Входные контакты хорошо припаяны, и плату драйвера достать проблематично. Правда, вот распределение термопасты по алюминиевому корпусу, откровенно говоря, подкачало… Не с этим ли связаны проблемы при тестировании спектральных характеристик?!
Основное достоинство лампы – низкий коэффициент пульсаций, который достигается благодаря отличному драйверу. Конечно, в драйвере используется дроссель с одной обмоткой, а полноценный дроссель с двумя обмотками, как в обратноходовом выпрямителе, однако этого достаточно, чтобы получать относительно стабильный световой поток.
Маркировка чипа IC следующая: EP2832 // 13729A // APD45. Нужна помощь знатоков!
14 боксов с двумя диодами в каждом подключены последовательно, при этом в каждом отдельном SMD-компоненте находится по два диода размерами 213 на 73 микрона, которые чем-то напоминают диоды от ASD, не правда ли?! По крайней мере, технология изготовления самих диодов идентична.
К тому же, тут всплыл другой существенный недостаток данной лампы – слишком тонкий слой люминофора, покрывающий синие диоды…
High-resolution geek pornРедко, когда удаётся получить настолько ровно лежащий чип (не забывайте, все LED модули меньше человеческого волоса!):И ещё немножко поиграемся с фокусом:
И наконец-то, мы добрались до последней на сегодня светодиодной лампы от компании Pulsar. Поганое качество ламп от данного производителя, проявленное на этапе тестировании спектральных характеристик, обнаружилось и при разборе лампы.
Светорассеиватель приклеен на две-три капельки клея, поэтому может создаться ложно впечатление о герметичности лампы, хотя это не так. Далее – отвратное качество пайки, скорее всего, ручной. А в довершении всего оказалось, что светодиодный модуль посажен на два мизерных пятна термопасты в центре, при этом алюминиевый теплоотводящий корпус зачем-то покрыт довольно толстым слоем краски, что не способствует отводу и эффективному рассеиванию тепла. Стоит ли удивляться, что в предыдущем тесте лампа умудрилась прожечь лабораторный держатель из пробки.
Драйвер выполнен из «настолько качественных» материалов, что даже небольшой изгиб в попытках рассмотреть маркировку конденсатор стал для него фатальным. Опять же не понятно, почему вместо двух 0.33 и 0.5 микроФ конденсаторов не поставить один на 0.83 мкрФ?! С чем-то подобным мы уже сталкивались при рассмотрении лампы Lexman.
А вот сами светодиоды выполнены по интересной технологии. Вместо того чтобы помещать два или три диода в один SMD-бокс, была использована одна монокристальная сборка из 6 диодов. Конечно, каждый из них в размерах совсем крохотен (125 на 84 микрона), но вместе они составляют один светоизлучающий квадрат со стороной 252 микрона.
High-resolution geek pornОригинальное решение DoC (Diodes on Crystal) по аналогии с SoC:И ещё немножко поиграемся с фокусом:
Сухой остаток
Осталось подвести предварительные итоги:
- Сапфировая подложка светодиодов ламп Ecola выполнены по старой технологии, которая встречалась ранее как у китайских светодиодных ламп, так и у ламп отечественного производства
- Светодиоды в лампах Lexman изготовлены по интересной и уникальной в своём роде технологии
- А вот LED ламп Gauss, Pulsar и ASD схожи по морфологии подложки, даже размеры, равно как и геометрия чипов ASD и Gauss не так сильно различаются
- Большинство ламп имеют примитивный ёмкостной драйвер, что существенно снижает их потребительскую ценность (помним про коэффициент пульсации светового потока в 12-15 %), хотя фирме Gauss удалось всё же в корпусе GU5.3 разместить достойный драйвер, которой эффективно подавляет такие пульсации
Геометрические характеристики и связанные с ними удельные характеристики ламп запишем в таблицу, что затем сравнить с лампами E27:
To be continued…
NB: Автор статьи не является профессиональным инженером-электриком, поэтому если вы заметили ошибку или оплошность при составлении эквивалентной электрической схемы, то пиши, пожалуйста, в ЛС.
PS: На закуску, без каких-либо намёков на рекламу хочется предложить интересный веб-сайт китайского производителя различных драйверов и преобразователей. Пока готовилась статья, компания сменила имя с iWatt на Dialog Semiconductors и, соответственно, обновила сайт, на котором можно найти уйму полезной информации, как например, электрические схемы и полные раскройки PCB плат для производства, а также всеми необходимыми параметрами и номенклатурой компонентов. Например, как сделать димируемый драйвер – инструкция по применению. Пользуйтесь на здоровье, если хотите поэкспериментировать!
PPS:Да, чуть не забыл. Все схемы нарисованы в бесплатном (open-source) программном пакете QUCS, отыскать которой помог toster.
Полный список опубликованных статей «Взгляд изнутри» на Хабре и GT:
Вскрытие чипа Nvidia 8600M GT, более обстоятельная статья дана тут: Современные чипы – взгляд изнутри
Взгляд изнутри: CD и HDD
Взгляд изнутри: светодиодные лампочки
Взгляд изнутри: Светодиодная промышленность в России
Взгляд изнутри: Flash-память и RAM
Взгляд изнутри: мир вокруг нас
Взгляд изнутри: LCD и E-Ink дисплеи
Взгляд изнутри: матрицы цифровых камер
Взгляд изнутри: Plastic Logic
Взгляд изнутри: RFID и другие метки
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 1
Взгляд изнутри: аспирантура в EPFL. Часть 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 2
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 3
Взгляд изнутри: мир вокруг нас — 4
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 1
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 2
Взгляд изнутри: 13 LED-ламп и бутылка рома. Часть 3
Взгляд изнутри: IKEA LED наносит ответный удар
Взгляд изнутри: а так ли хороши Filament-лампы?
и 3DNews:
Микровзгляд: сравнение дисплеев современных смартфонов
Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.
Иногда кратко, а иногда не очень о новостях науки и технологий можно почитать на моём Телеграм-канале — милости просим;)90000 5 Easy 1 Watt LED Driver Circuits 90001 90002 1) Small 1 watt SMPS LED Driver 90003 90004 In the first design which is the most recommended one, we study an SMPS LED driver circuit which can be used for driving high watt LEDs rated anywhere between 1 watt LED upto 12 watts. It can be directly driven from any domestic 220V AC or 120V AC mains outlets. 90005 90002 Introduction 90003 90004 The first design explains a small non isolated SMPS buck converter design (non-isolated Point of Loads), which is very accurate, safe and easy to build circuit.Let’s learn the details. 90005 90002 Main Features 90003 90004 The proposed smps LED driver circuit is extremely versatile and specifically suited for driving high watt LEDs. 90005 90004 However being a 90015 non-isolated topology 90016 does not provide safety from electric shocks at the LED side of the circuit. 90005 90004 Apart from the above drawback, the 90015 circuit is flawless 90016 and is virtually protected from all possible mains surge related dangers. 90005 90004 Although a non-isolated configuration may look a bit undesirable, it relieves the constructor from winding complex primary / secondary sections on E-cores, since the transformer here is replaced with a couple of simple ferrite drum type of chokes.90005 90004 The main component here responsible for the execution of all the features is the IC VIPer22A from ST microelectronics, which has been specifically designed for such small transformerless compact 1 watt LED driver applications. 90005 90026 Circuit Diagram 90027 90004 Image Courtesy: © STMicroelectronics — All rights reserved 90005 90026 Circuit Operation 90027 90004 The circuit functioning of this 1 watt to 12 watt LED driver can be understood as given under: 90005 90004 The input mains 220V or 120V AC is half wave rectified by D1 and C1.90005 90004 C1 along with the inductor L0 and C2 constitute a pie filter network for cancelling EMI disturbances. 90005 90004 D1 should be preferably replaced with two diodes in series for sustaining the 2kv spikes bursts generated by C1 and C2. 90005 90004 R10 ensures some level of surge protection and acts like a fuse during catastrophic situations. 90005 90004 As can be seen in the above circuit diagram, the voltage across C2 is applied to the internal mosfet drain of the IC at pin5 to pin8.90005 90004 An inbuilt constant current source of the VIPer IC delivers a 1mA current to pin4 of the IC which is also the Vdd pin of the IC. 90005 90004 At about 14.5V at Vdd, the current sources gets switched OFF and forces the IC circuitry into an oscillatory mode or initiates pulsing of the IC. 90005 90004 The components Dz, C4 and D8 become the circuit regulation network, where D8 charges C4 to the peak voltage in the freewheeling period and when D5 is forward biased. 90005 90004 During the above actions, the source or the reference of the IC is set to about 1V below ground.90005 90004 90015 For a comprehensive info about the circuit details of the 1 watt to 12 watt LED driver, please go through the following pdf datasheet by ST microelectronics. 90016 90005 90004 DA 90015 TASHEET 90016 90005 90002 2) Using Transformerless Capacitive Power Supply 90003 90004 The next 1 watt LED driver explained below shows how to build a few simple 220 V or 110 V operated 1 watt LED driver circuit, that would cost you not more 1/2 a dollar, excluding the LED of course. 90005 90004 I have already discussed capacitive type of power supply in a couple posts, like in LED tube light circuit and in a transformerless power supply circuit, the present circuit also utilizes the same concept for driving the proposed 1 watt LED.90005 90002 Circuit Operation 90003 90004 In the circuit diagram we see a very simple capacitive power supply circuit for driving a 1 watt LED, which may be understood with the following points. 90005 90004 The 1uF / 400V capacitor at the input forms the heart of the circuit and functions as the main current limiter component of the circuit. The current limiting function makes sure that the voltage applied to the LED never exceeds the required safe level. 90005 90004 However high voltage capacitors have one serious issue, these do not restrict or are not able to inhibit the initial switch ON mains power in rush, which can be fatal for any electronic circuit LEDs are no exceptions.90073 Adding a 56 Ohm resistor at the input helps to introduce some damage control measures, but still it alone can not do the complete safeguarding of the involved electronics. 90005 90004 An MOV would certainly do, also what about a thermistor? Yep, a thermistor would also be a welcome proposition. 90073 But these are relatively at the costlier side and we are discussing a cheap version for the proposed design, so we would want to exclude anything that would cross a dollar mark as far as the total cost goes.90005 90004 So I thought of an innovative way of replacing an MOV with an ordinary, cheap alternative. 90005 90026 What is the function of an MOV 90027 90004 It’s to sink the initial burst of high voltage / current to ground such that it is ground before reaching the LED in this case. 90005 90004 Would not a high voltage capacitor do the same function if connected across the LED itself. Yes it would surely operate the same way as an MOV. 90005 90004 The figure shows the insertion of another high voltage capacitor directly across the LED, which sucks the instantaneous influx of voltage surge during power switch ON, it does this while charging up and thus sinks almost the entire initial voltage in rush making all the doubts associated with a capacitive type of power supply distinctly clear.90005 90004 The end result as shown in the figure is a clean, safe, simple and a low cost 1 watt LED driver circuit, which can be built right at home by any eletronic hobbyist and used for personal pleasures and utility. 90005 90004 CAUTION: THE CIRCUIT SHOWN BELOW IS NOT ISOLATED FROM THE AC MAINS, THEREFORE IS EXTREMELY DANGEROUS TO TOUCH IN POWERED POSITION. 90005 90026 Circuit Diagram 90027 90004 90015 NOTE: The LED in the above diagram is a 12V 1 watt 90016 90015 as shown below: 90016 90005 90004 In the above shown simple 1 watt led driver circuit, the two 4.7uF / 250 capacitors along with the 10 ohm resistors form a kind of «speed breaker» in the circuit, this approach helps to arrest the initial switch ON surge inrush which in turn helps to safeguard the LED from getting damaged. 90005 90004 This feature can be replaced with an NTC which are popular for their surge suppressing features. 90005 90004 This enhanced way of tackling the initial surge inrush problem could be by connecting an NTC thermistor in series with the circuit or the load. 90005 90004 Please check out the following link for knowing how to incorporate an NTC thermister in the proposed 1 watt LED driver circuit 90005 90004 The above circuit can be modified in the following manner, however the light may be a little compromised.90005 90004 A good way of tackling the initial surge inrush problem is by connecting an NTC thermistor in series with the circuit or the load. 90005 90004 Please check out the following link for knowing how to incorporate an NTC thermister in the proposed 1 watt LED driver circuit 90005 90004 https://homemade-circuits.com/2013/02/using-ntc-resistor-as-surge- suppressor.html 90005 90002 3) A Stabilized 1 watt LED Driver using Capacitive Power Supply 90003 90004 As can be seen, 6nos of 1N4007 diodes are used across the output, in their forward biased mode.Since each diode would produce a drop of 0.6V across itself, 6 diodes would create a total drop of 3.6V, which is just the right amount of voltage for the LED. 90005 90004 This also means that the diodes would shunt the rest of the power from the source tp ground, and thus keep the supply for the LED perfectly stabilized and safe. 90005 90122 90015 Another Stabilized 1 watt Capacitive Driver Circuit 90016 90125 90004 The following MOSFET controlled design is probably the best universal LED driver circuit that guarantees a 100% protection for the LED from all types of hazardous situations, such as sudden over voltage and over current or surge current.90005 90004 90015 A 1 watt LED connected with the above circuit would be able to produce around 60 Lumens of light intensity, equivalent to a 5 watt incandescent lamp. 90016 90005 90026 Prototype Images 90027 90004 The above circuit can be modified in the following manner, however the light may be a little compromised. 90005 90026 4) 1 Watt LED Driver Circuit Using a 6V Battery 90027 90004 As can be seen in the fourth diagram, the concept hardly utilizes any circuit or rather does not incorporate any hi-end active component for the required implementation of driving a 1 watt LED.90005 90004 The only active devices that’s been employed in the proposed simplest 1 watt LED driver circuit are a few diodes and a mechanical switch. 90005 90004 The initial 6 volts from a charged battery is dropped to the required 3.5 volts limit by keeping all the diodes in series or in the path of the LED supply voltage. 90005 90004 Since each diode drops 0.6 volts across it, all four together allow only 3.5 volts to reach the LED, lighting it safely, yet brightly. 90005 90004 As the illumination of the LED drops, each diode is bypassed subsequently using the switch, to restore the brightness of the LED.90005 90004 The use of the diodes for dropping the voltage level across the LEDs makes sure that the procedure does not dissipate any heat and therefore becomes very efficient in comparison to a resistor, which would have otherwise dissipated a lot of heat in the process. 90005.90000 1W LED Driver Circuit Diagram 90001 90002 90003 High Power LED lights 90004 have lots of applications starting from Emergency lights to Head Lights in some expensive cars. These tiny little things illuminates a lot of area that we expect it to be, in this tutorial we will learn how easy it is to use one and how can we design our own circuit to drive such LEDs based in their operating current. 90005 90002 So let us get started ….. 90005 90002 90005 90010 90003 Materials Required: 90004 90013 90014 90015 90002 High Power LED 90005 90018 90015 90002 LM317 90005 90018 90015 90002 Resistor of desired value 90005 90018 90015 Bread Board 90018 90029 90002 90005 90010 90003 Why do we need a LED Driver circuit? 90004 90013 90002 Before we get much deeper into this project, it is important to understand why one should use a 90003 LED Driver circuit 90004 to power an LED.An LED can also be powered directly form a suitable power source but in most cases the LED will pump in more current than it could handle and it eventually get destroyed. Hence we use a driver circuit which restricts the flow of current that passes through an LED. The amount of current that an LED can consume will be mentioned in the datasheet of that LED. In this article I will explain you how you can design the circuit based on your current limitations 90003 using the LM317 IC as a current limiter.90004 90005 90002 90005 90002 90003 Circuit Diagram and Explanation: 90004 90005 90002 The 90003 circuit Diagram of the high power LED driver 90004 is shown in the image below. 90005 90002 90053 90005 90002 90005 90002 As you can see the driver has nothing more than a 90003 LM317 IC 90004 and a resistor. The above circuit is designed to 90003 drive a LED with 0.2A 90004. This current rating is fixed by the Resistor R1 in the circuit. 90005 90002 The formulae to determine the current is 90005 90002 90003 I = Vref / R1 90004 where, Vref is 1.25V for LM317 .. so 90005 90002 I = 1.25 / 5.5 90005 90002 I = 0.227 Amps 90005 90002 As you can see in the 90003 LED driver circuit diagram 90004, for a resistor value of 5.5 ohms the current drawn by the LED is limited to 0.23A. 90005 90002 You can use the same formulae and calculate the Resistor value for your desired current rating, I have calculated the values in the below table for few values of current as an example. 90005 90002 90080 90005 90002 The wattage rating of the resistor is also very important to calculate for this circuit.Because the current passing through these resistors are high. As shown in the table aove if we design a circuit for 1A then we should only use a 2 Watts resistor else the resistor will be damaged. 90005 90002 The wattage value of the resistor can be calculated using the below simple formulae 90005 90002 90003 P = I 90088 2 90089 R 90004 90005 90002 Where, I is the current that pass through the resistor and R is the resistance. 90005 90002 In the case of 1A, the wattage required for the resistor will be 90005 90002 P = 1 * 1 * 1.25 = 1.25Watts 90005 90002 90005 90010 90003 Working of LED Driver Circuit: 90004 90013 90002 Once you have understood the circuit you can calculate the current rating required for your LED and build it on a 90003 Breadboard 90004 to test it. My circuit looks like as shown below after I built it on a breadboard. 90005 90002 90109 90005 90002 90005 90002 As I did not have a 5.5 ohm Resistor I used four 22 ohm resistors in parallel to get a 5.5 ohm 2Watts resistor. Most cases even you might want to do this because the resistor values will not be of standard values.In those cases, just try out some series or parallel combinations to attain your desired resistance and power rating. 90005 90002 90005 90002 The working of the project is shown in the video below. Hope you understood the project and enjoyed learning it. If you have any doubts you can reach me through the comment section or the through the forums. 90005 .