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.

Три основных вида источников питания для светодиодов: Реактивное сопротивление конденсатора, импульсный драйвер на основе ШИМ и высоковольтный стабилизатор тока.

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. Достоинства:

1. Не греется.
2. Ток через конденсатор зависит от нагрузки, поэтому происхочит частичная независимость напряжения на каждом светодиоде от их количества, а значит и тока через каждый. Другими словами, если мы включим в цепь 100 светодиодо или 50, напряжение на каждом не изменится в 2 раза. Или если мы будем увеличивать емкость конденсатора в 2 раза, это не значит, что и напряжение увеличится в 2 раза. Все приводимые в инете формулы для расчета емкости в простейшем драйвере, эмпиричиские и не соответствуют действительности.
3. Дешевизни и минимум деталей. Как учили меня, чем проще схема, тем дольше она проработает. Идаже при аварии устранить поломку намного проще, чем в любом другом драйвере.

Недостаток один: пульсации свечения диодов. Только этот недостаток чисто теоретический - никто не доказал и не показал влияние этих пульзаций на организм. Покажите мне хоть одного ослепшего от прсмотра телевизора с вакуумным кинескопом.

Схема светодиодной лампы с гасящим конденсатором:

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.

ВАЖНО:

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.

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.

Внешний вид варисторов

• 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.

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.

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.

Интересно:

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:
1. Варистор.
2. Конденсатор.
3. Резистор.

Вот принципиальная схема. Вы можете её повторить.

Светодиодный драйвер: развенчание мифов.

   Я уже не помню чью статью и откуда я когда-то скачал. Мне понравилась логика товарища и я этот текст скачал исключительно для внутреннено использования. Но "все течет и все меняется". Вот и у меня появились дополнения, изменения и, в некоторых вопросах, несогласие с автором. И по этому (да простит меня автор) я размещю этот материвл на своём сайте с некоторыми комментариями (этим цветом).

  "При бросках..." - утверждение сильно спорное. В какой момент чаще всего "сгорает" лампочка? Правильно, при включении. В лампах накаливания это бросок тока в холодной нити накаливания, в "конденсаторной схеме" (КС) - переходные процессы при прохождении тока через конденсатор. Вспомним физику на уровне садика: выключатель, мгновеная подача напряжения (а если еще и с искрой...) равнозначна сильно высокочастотному колебанию, а значит реактивное сопротивление конденсатора в этот момент приближается к нулю. Бросок тока достаточен что б "убить светодиод". Решение простое - в лучшем случае дросель или термистор на входе, в худшем просто резистор. Резистор ограничит бросок, но и малек полезный ток.

  Я ничего не имею против ХОРОШИХ электронных LED-драйверов, но надо знать некоторые их особенности. Да, они улучшают характеристики LED-ламп. И улучшают, и улучшают, и улучшают и т.д., до бесконечности. Но улучшение сверх разумного и необходимого уже является неразумным, то есть дурацким действием, маразмом.
К тому же всё хорошее дорого, а лучшее ещё дороже. Где разумный предел улучшению и стоимости? Не плохо бы этот предел знать, чтоб не переплачивать.

 

Миф 1-й. LED-драйвер стабилизирует ток светодиодов, отчего они становятся бессмертны и будут светить вечно! Ну-ну, слыхали такие речи.

 

   10-ти процентную нестабильность тока даст простейшая схема с конденсаторным балластом (когда я говорю "простейшая", я всё таки имею ввиду, что она грамотно посчитана, а не тяп-ляп). Эту нестабильность тока даёт исключительно напряжение сети 220в +/- 10%. При ХОРОШЕМ теплоотводе (радиаторе) светодиод, в отличие от лампы накаливания, даже не заметит превышение тока на 10% от номинала. Сами вы, на глаз, без специальных приборов тоже не заметите изменение яркости СД на +/- 10%.

  Товарищь "передернул карты". В моей молодости за такое за карточным столом пивной кружкой по лбу. Нельзя сравнивать временные интервалы нестабильности сети 220 В +/- 10% с пульзацией постоянного напряжения питания светодиодов. Тем паче нельзя сравнивать инертность излучения светодиода и лампы накаливания.  

   Поднимите мне веки и ткните меня носом: где, в каких исследованиях сказано о пагубном влиянии повышения тока светодиода на 10% выше нормы!! На сколько тысяч или десятков тысяч часов сократится срок службы светодиода, если его питающий ток будет не 100, а 110 % ?
Нет таких исследований, никому они не нужны потому, что чушь полная, бессмыслица. Во всех статьях и графиках речь идёт только о температуре СД.
Если в вашей розетке не выше 240 вольт наплюйте на драйвер, лучше возьмите лампу с пульсациями 10 - 15% зато с хорошим радиатором.

  В предыдущем абзаце атор рассуждал о напряжении, а тут вдруг об токе... Опять кружкой... Повышение напряжения на 10% не значит, что и ток через светодиод увеличится на 10%. Не буду всех грузить квантовой физикой, просто проведите опыт. Подайте на диод 3V, а потом 3,3V. Сравните токи. Специально для автора сделал лабораторную работу: 3V →21,5mA; 3,3V→47,5mA. А это, прошу пардону, 220%!    

   Миф 2-й О разумной достаточности.    Светодиодный драйвер даёт пульсации света менее 1% !

  

Ну, да, я сам такое видал. Вернее, попытался увидеть. Человеческий глаз - очень инерционный фотохимический преобразователь света. Выше 300 герц он не заметит даже 100% пульсации. Зачем мне 1% на частоте 50 000 герц? Если я поставлю такой драйвер в СД лампу, у меня что, просветление в мозге наступит? Гениальность осветИт?

  Скоки-скоки... Ну ладно, описАлся, бывает. Имеется ввиду 50 Гц... Но спутать 50 Гц и 100 Гц это уже не описка. Это непонимание процесса. Просветление не помешает. Об гениальности промолчу...  

В лампах накаливания пульсации 15-20%, но я ни разу не слышал ни от кого из 7-ми миллиардов жителей планеты каких-то жалоб на их мерцание. В правильно рассчитанной конденсаторной схеме СД-лампы мерцания будут те же 15-20% и их можно ещё уменьшить. 20% - российские санитарные нормы на мерцание света. Для особо тонких работ - 10%. Эти нормы приняты не потому, что у ламп накаливания пульсации 15-20%, а потому, что человек не в состоянии уловить разницу освещения в 15-20%. Кстати, поэтому ни кто и не жалуется на мерцания ламп накаливания.

   Уменьшение пульсаций света менее 10 - 15% - это чисто рекламный ход для выкачивания денег.

  Не спорю т.к. лично знаком с этими нормами, но когда на работе санэпидстанция меряла на моем рабочем месте, то тетка сравнивала лампочку накаливания монитор и свет за окошком. Монитор забраковали, а слнце от лампочки не отличалось.   

   Миф 3-й.   О надёжности.

   Суперсовременный диммер со встроенным драйвером HV9961, представляет из себя микросхему объёмом в несколько кубических миллиметров (две спичечных головки), которая разогревается до 125 - 150*С. Для микросхемы такая температура является предельной и даже экстремальной. Что-то сомневаюсь я, что в таком режиме эта хрень, особенно в китайском исполнении, протянет 50 000 часов. Думаю, сдохнет раньше лампы. Да при наших-то бросках в сети... Двухкиловатные индукционные плитки до углей выгорают, чего уж там... Применение электронного драйвера в СД-лампах уменьшает их надёжность. Это не ля-ля. Сам менял выгоревшие драйверы в СД-лампах, при чём дорогих, европейского производства. Даже в правильной схеме, чем меньше элементов - тем надёжнее. Теорию надёжности не я выдумал.

 

   К тому же в ХОРОШИХ электронных драйверах используются электролитические конденсаторы, срок службы которых в несколько раз меньше срока службы светодиодов.

  

   Миф 4-й. О Вечном Жиде, то бишь Вечном драйвере.

 

   В схеме правильных драйверов всегда есть электролитические конденсаторы, электролиты. Кроме брендов они различаются ещё предельной рабочей температурой, указанной на корпусе: 105 и 85 *С. Гарантийный срок службы обоих типов - 2000 часов при макс. температуре. Реальный срок службы увеличивается в 2 (два) раза при снижении температуры кондёра на 10*С от максимальной. Такой расчёт принят во всём мире и работает до темп. + 40*С. К примеру берём кондёр на 85*С, считаем, и получаем срок службы в 16 тыс. часов при 40*С. Прекрасный показатель. НО. Плата драйвера очень плотно запихивается в корпус малогабаритной СД-лампы, которая нагревается как светодиодами, так и другими элементами драйвера. Температура внутри корпуса в зависимости от конструкции будет 70-80*С. Вот и считайте, сколько он продюжит. 105-е получше, но они подороже и габаритами чуть больше. Китайцы вообще ставят безрОдные электролиты с неизвестными параметрами Основная неисправность таких кондёров - ускоренное высыхание электролита при высокой температуре и потеря ёмкости, что выражается в увеличении мерцания. Если при покупке лампы драйвер давал 2% пульсаций света, то через год-два вполне может стать 10%. Дальше - больше. На глазок вы это можете не заметить, но зрение сАдится. И ведь что особо противно, визуально дохлый, высохший электролит ни чем не отличается от живого, рабочего. Во избежание перегрева драйвера и продления его жизни, плата драйвера должна находится вне корпуса СД-лампы. Я таких ламп не встречал. А вы? В офисных светильниках типа "Армстронг" более-менее нормальное охлаждение СД, а вот драйверы в них сгорают в разы чаще, чем светодиоды. При питании СД-ленты от блока питания на 12в та же картина: если лента не перегревается, то БП дохнут каждые 3-4 года. А стоят они, ох не дёшево.
Так, что мой вам совет: возьмите за правило раз в 1 - 2 года проверять в доме все СД-лампы на пульсации света. Хуже не будет.

 

 Тут, батенька, Вы сам сабе кружкой...
1. То Вам 20% "рекламный ход" и ничего страшного, а тут уже 10% "зрение садится".
2. Открою секрет, визуально живой конденсатор и по емкости не отличается от негодного. Прочитай про ESR...
3. А конденсаторы дохнут не от того, что их сушит температура, а от безграмотного использования. В любых импульсных БП их надо шунтировать керамическими малой емкости. Они вздуваются медленно, но верно т.к. им на мозги постоянно капают очень короткие импульсы генератора высокой частоты с напряжением до 500V, которые можно обнаружить только на экране ВЧ осцилографа..  

   Миф 5-й. О среднем сроке службы в 50 000 часов.

 

   Почитайте внимательно, что написано на упаковке КЛЛ или СД-лампы: средний срок службы ХХХХ тысяч часов. Ключевое слово здесь - СРЕДНИЙ. Кто из вас знает, что означает это слово? Средний срок службы - это конструкторский параметр, заложенный в технические условия изготовления и эксплуатации ламп.
Что это значит? Как он считается?
Например, берётся 1000 ламп КЛЛ со средним сроком службы 8000 часов и включается. Через 1% времени (80 часов) сгорает 1% ламп, через 2% времени (80 + 80 час) сгорает 1% от оставшихся, и так далее. Но суть такая: к концу срока испытания, через 8 000 часов в живых остаётся ровно половина - 500 ламп. Если ваша лампа сдохла через год гарантии, не важно сколько часов она проработала, значит вам не повезло, вы попали в тот самый прОцент. И никто вам её менять не будет, даже через суд: вас ведь предупреждали? Была надпись на коробке? Если вы не поняли, что означает эта надпись - это ваши проблемы. Гуляй, Вася. То же самое с СД-лампами.
Так что когда покупаете лампу, не надо смотреть на СРЕДНИЙ срок службы в 30 - 50 тыс. часов, надо смотреть на срок гарантии.
И это касается не только ламп, а всех изделий со СРЕДНИМ сроком службы.

Первые 9 строк можно было не писать.   

   Миф 6-й Ещё немного о маразме и переплате.

   Сейчас входят в моду и рекламируются драйверы с гальванической развязкой от сети 220 вольт, якобы в целях электробезопасности потребителя, чтобы ёбом не токнуло. В лампах КЛЛ, гораздо более хрупких, чем СД-лампы, ни кто не озаботился гальванической развязкой, хотя напряжение в них более 600 вольт. Такие драйверы (обратноходовые) более сложны, более дороги и к тому же у них более низкий КПД. Так зачем они? Я так считаю, что если какой-то идиот захочет, чтобы его ёб...ло током, он не полезет разбирать СД-лампу вкрученную в патрон. Такой идиот просто воткнёт два гвоздя в розетку и полижет их языком. И что, прикажете теперь на каждую розетку ставить разделительный трансформатор на 2 киловатта? Чтобы не дай Бог этот козёл включенный утюг или чайник не разобрал? Полный маразм. Подумаешь, одним идиотом меньше будет, вот я опечалюсь.
Таким образом СД-драйверы с гальванической развязкой более сложны и дороги, но абсолютно бессмысленны.

 

   Миф 7-й, самый свежий: о Великолепии драйверов.  

Когда я говорю про ХОРОШИЙ драйвер, я имею ввиду, что бывают и НЕхорошие. В последнее время китайцы, да и наши ребята выдумали новый тип LED-драйвера исключительно на ЧИПах. Он монтируется прямо на печатную плату рядом с СД. Это ШИМ в чистом виде, без накопительной ёмкости и индуктивности. Да, светодиоды светятся, но они работают в очень плохом режиме. Для поддержания среднего светового потока, импульсный ток светодиодов будет в 3 - 4 раза больше номинального. Кроме медленного убийства диодов такой ШИМ даёт ещё и 100% пульсаций света на 100 герцах. Коричневые точки L и N - контактные площадки для пайки 220 в. Всё. Больше тут ни хера нет. Здесь нет электролитов, но долго такая лампа всё равно не проживёт. И всё это время вы будете любоваться переливами света с частотой 100 герц. И вся эта ...уйня гордо называется драйвером. И за неё с нас берут денежки.

 

     Добивка.

   Чтобы совсем вас добить, вот что я скажу. То, что вы сейчас читаете, вы читаете на экране монитора со светодиодной подсветкой, который при средней яркости даёт мерцания 20-40%. На хрена вам супер-драйвер в лампочке, если вы всё равно гробите зрение, читая то, что я пишу?
И ещё. Эти пульсации яркости экрана, как раз и даёт всеми любимый и обожаемый ШИМ-контроллер, управляющий яркостью светодиодов подсветки. Бывают, конечно, приятные исключения, но прежде, чем выкладывать приличные бабки за пупер LED-освещение, на всякий случай проверьте экраны своего монитора, планшета и смартфона на пульсации.

 

   Могут быть сюрпризы.

    Нету сюрпризов хотя бы потому, что хваленые тут простые драйвера пульсируют несравнимо больше чем мониторы. Это раз. Два - пульсации монитора зависят от схемотехники блоков питания их LED-подсветки. Дешовых в этих яшиках не водится. Они питаются стабилизированным постоянным током повешенным на стабилизатор напряжения. Причем: у меня двух-мониторная конфигурация. Первый - ну очень дорогой, с IPS матрицей для работы с цветом. Второй дешовый китайский. На дорогом пульсации в фотике чуть заметны. На дешовом их нет!!!