Светодиодные лампы: LG и Verbatim – электроника

Оглавление

• Вступление
• Характеристики светодиодных ламп
• Конструктивное исполнение ламп
• Размеры светодиодов
• Эффективность излучения светодиодов
• Перегрузочная способность светодиодов
• Тепловая стабильность
• Плотность тока светодиодов
• Тепловой режим светодиодов
• Температура платы светодиодов
• Температура кристалла
• Электронный балласт
• Электрическая изоляция
• КПД электронных балластов
• Заключение

Вступление

В предыдущей статье были протестированы эксплуатационные характеристики ламп, но выявленные различия в характере поведения слишком большие, что обязывает рассмотреть внутреннее устройство этих моделей, их конструктивное исполнение и электронику.

Характеристики светодиодных ламп

В изучении вопроса участвуют лампы двух фирм и двух мощностей. Чтобы не возвращаться к прошлому материалу, повторю таблицу характеристик испытуемых:

От сухих цифр перейдем к внутреннему миру ламп.

Конструктивное исполнение ламп

Светодиодные лампы, условно говоря, состоят из электронного балласта, блока светодиодов и радиатора, функции которого выполняет значительная часть корпуса.

Для получения доступа к электронике следует снять колбу, что обычно не представляет трудностей, вот только модели «Verbatim 440» в этом не повезло – колба из стекла весьма хрупка и демонтаж без необратимого повреждения осуществить не удалось. Возможно, существует какая-то особая методика, но у меня не получилось. Остальные три лампы получили колбу из пластика, поэтому с ними все проще.

Verbatim LED Classic A E27 9W (440 лм)

Без колбы.

Блок светодиодов закрыт белой пластиной, после ее удаления становится хорошо видна плата светодиодов.

Светодиоды, в количестве пяти штук, смонтированы на плате с металлической подложкой (алюминий), что типично для светильников данного класса. Эффективность их излучения далеко не 100 процентов, поэтому значительная мощность уходит в тепловой нагрев, а потому без алюминиевой подложки никак не обойтись.

Хочется обратить внимание на одну особенность конструкции – между платой светодиодов и радиатором помещен теплопроводящий материал. С одной стороны, это (наверно) приведет к некоторому возрастанию температуры светодиодов, с другой – четкая гальваническая развязка от сети. При вкручивании лампы часто приходится соприкасаться с заземленными элементами конструкции светильника и получить удар электричеством совершенно не хочется.

Verbatim LED Classic A E27 10W (820 лм)

Без колбы.

После выкручивания крепежных винтов устройство распадается на три составные части – корпус (радиатор), электронный балласт и плата со светодиодами.

Под платой светодиодов нанесен весьма толстый слой термопасты серого цвета.

У менее мощной модели есть электрическая изоляция из теплопроводящего материала для дополнительной электрической изоляции корпуса от вторичной обмотки, здесь же она не только отсутствует, но даже наоборот, выходная цепь светодиодов специально соединяется винтом крепления.

Попробую предположить, что это сделано для снижения излучения помех по эфиру, но всё равно «не радует». На изображении балласта заметны некоторые «доработки», выполненные производителем лампы. Я затрудняюсь оценить их значимость, но для «расковыривания» залитого блока должна быть веская причина.

LG A19 3000K LB08E830L0A.E20JWE0 (485 лм)

Без колбы.

В разобранном виде лампа напоминает предыдущую модель.

Блок светодиодов стал меньше, а так конструкция схожа и выглядит опрятнее. Как и у предыдущей лампы, под плату светодиодов нанесено некое подобие термопасты, скорее всего термоклей – он находится в твердой фазе.

LG A19 3000K A1912GD1GE1.C0AASAA (810 лм)

Без колбы.

Внутреннее устройство повторяет менее мощную модель. Единственное отличие – увеличилось количество плат светодиодов с двух до трех.

Судя по внешнему виду, и в предыдущей модели, и в этой использованы одни и те же светодиоды, но их количество не пропорционально мощности (световому потоку) лампы. В предыдущей модели (LG 485) две платы по четыре светодиода, здесь три блока таких же (?) плат, а световой поток почти в два раза больше. «Разгон»?

Размеры светодиодов

В лампах излучающим элементом являются светодиоды, характеристики их работы зависят от многих особенностей, в том числе и от геометрических размеров кристалла. Нет никаких проблем в измерении. В верхней части снимков размещена металлическая линейка, шаг разметки 1 мм.

Verbatim LED Classic A E27 9W (440 лм)

Один светодиод состоит из единственного кристалла. В лампе пять светодиодов, соединены последовательно. Размер кристалла примерно 1.58 х 1.58 мм.

Verbatim LED Classic A E27 10W (820 лм)

Один светодиод состоит из единственного кристалла. В лампе тридцать девять штук, соединены в три параллельно соединенные группы по тринадцать штук. Размер кристалла примерно 0.62 х 1.14 мм.

LG A19 3000K LB08E830L0A.E20JWE0 (485 лм)

Лампа содержит две платы по четыре светодиода, соединенных последовательно. В каждом светодиоде четыре кристалла, соединены параллельно. Размер кристалла примерно 0.62 х 0.62 мм.

LG A19 3000K A1912GD1GE1.C0AASAA (810 лм)

В лампе используется три платы, соединены последовательно. В каждой плате установлено четыре светодиода, соединены попарно последовательно-параллельно. Светодиод внешне выглядит аналогично предыдущему решению, но на самом деле совсем другой модели. Он включает три кристалла, соединенных параллельно, размер каждого около 0.62 х 1.24 мм.

Эффективность излучения светодиодов

Светодиод – элемент, излучающий свет при прохождении тока через него. Эффективность его работы определяется как отношение светового потока к потребляемой им мощности. В идеале, вся энергия светодиода будет уходить через излучение без нагрева. К сожалению, КПД современных светодиодов не лучше паровоза, к тому же методика измерения светового потока подразумевает учет «видимости глазом», а потому УФ и ИК составляющие будут вовсе проигнорированы, а синие и далекие красные станут учитываться в ослабленной мере.

Как вариант, можно провести простой тест – померить мощность, которая подается на светодиоды, и ту мощность, которая рассеивается в виде тепла. Разность между ними и составит излучение.

Тест показывает довольно низкую точность, но одно хочется отметить – светодиоды в «Verbatim 820» весьма эффективны и с этим стоит разобраться.

Перегрузочная способность светодиодов

Светодиоды в каждой конкретной лампе работают при «некотором» значении тока, но насколько он соответствует оптимальному значению? В смысле, не «разогнал» ли их производитель, дабы получить копеечную прибыль и угробить устройство?

Для изучения этого вопроса можно провести измерение эффективности излучения при различной величине тока и посмотреть «отклик». Условно говоря, светодиод состоит из двух элементов: самого излучающего кристалла и люминофора. Кристалл генерирует излучение в УФ (ультрафиолетовом) и синем участках спектра, а люминофор переизлучает их в видимое свечение диапазона «зеленый-красный». Таким образом получается белый цвет свечения светодиода. Для получения данных используется сдвоенный фотодатчик, каждый на свою полосу спектра, при этом они оба «видят» одну и ту же часть светодиода.

На графиках отчетливо видно, что основное падение эффективности светового потока (светоотдачи) вызвано ухудшением работы люминофора. При номинальном токе кристалл светодиода снизил эффективность лишь до 93%, а люминофор потерял почти две трети (69%). Второй неприятный момент – коль скоро меры деградации основного излучения (синие составляющие) и люминофора (зелено-красная часть спектра) не совпадают, то это прямо означает изменение цвета свечения.

Впрочем, если вы не профессиональный фотограф или художник, то вряд ли заметите изменение соотношения цветовых компонентов на 10-15%. Большей разности компонентов не будет, ведь «заметность» зеленого и красного цвета значительно больше, чем «синего», а потому резкая деградация свойств люминофора будет проявляться лишь в падении яркости свечения. Чуть более синий оттенок на этом фоне не будет заметен.

Для оценки правильности работы нет «образца», поэтому светодиоды будут сравниваться между собой.

«Verbatim 440» – очень стабильная работа кристалла (синий + УФ), но вот люминофор портит все дело, ужасные результаты. На номинальном токе падение эффективности до 70%. В других моделях цифры лучше, причем значительно – лишь 84%. Попробую предположить, что отгадка кроется в цветовой температуре светодиодов: для лампы «Verbatim 440» регламентируется Тц 2700 К, что существенно меньше остальных моделей с Тц 3000 К. Разница вроде небольшая, 3000-2700, но это обязывает перенести больший акцент свечения с полупроводникового кристалла (синий) на люминофор (зеленый-красный).

Как следствие, его делают «толще», что повышает значимость стабильности его характеристик на общий световой поток. В качестве косвенного подтверждения прошу обратить внимание на величину снижения эффективности люминофора для трех других типов светодиодов – везде одна и та же цифра, 84 процента.

По свойствам самого кристалла, хуже всего обстоят дела у «LG 485» (88%), но это не сильно отличается от других светодиодов (91%, 94%, 90%). При повышении тока выше номинального все светодиоды ведут себя одинаково – монотонное снижение эффективности продолжается тем же темпом.

Тепловая стабильность

Ранее проведенный тест показал снижение эффективности излучения при повышении тока. Это может быть вызвано как изменением режима работы излучателя на большом токе, так и банальным нагревом. Светодиоды очень чувствительны к температуре, это отмечается и в документации, и в методиках испытаний: свойства ламп обязывают измерять только при комнатной (25 градусов) и немного повышенной (40 градусов) температурах. При этом допускают весьма приличные изменения характеристик (цветовая температура, световой поток).

Приведенный ранее тест выполнялся при довольно лояльном тепловом режиме – платы светодиодов устанавливались на очень большой радиатор, а потому дополнительный нагрев был минимален. Теперь можно подойти иначе – задать неизменный ток и подогревать плату светодиодов, что позволит оценить изменение эффективности излучения от температуры.

Измерения в предыдущей статье показали, что во время долговременной работы радиатор лампы нагревается до 40 градусов выше окружающей среды. Если учесть тепловые потери в 3-8 градусов на переходе «плата-радиатор», то следует рассматривать нагрев платы примерно до 45 градусов (выше окружающей среды). Из этих соображений и выбирался диапазон тепловых испытаний, до 50 градусов. Иначе говоря, конечные значения графиков отмечают типичный режим работы светодиодов в тестируемых устройствах.

В качестве «нагрева» понимается добавочная температура к окружающей среде. Для получения абсолютных значений следует прибавить температуру окружающего пространства вокруг лампы.

Самая плохая термостабильность у светодиодов лампы «LG 485», причем по обеим номинациям – и по люминофору, и по излучению кристалла. По люминофору лучше всего дела обстоят у «Verbatim 820». Надо отметить, что эта лампа показала качественно лучшую светоотдачу среди представленных четырех моделей – 73 лм/Вт, тогда как продукция LG продемонстрировала лишь 56 лм/Вт. К слову, у «Verbatim 440» 45 лм/Вт.

По стабильности излучения в синей-УФ области светодиоды «Verbatim 440» показывают очень хорошие результаты. На половинной величине тока следуют уникальные результаты: эффективность снижается лишь до 98%, тогда как другие демонстрируют 96-92%.

Плотность тока светодиодов

С точки зрения электроники, довольно просто получить информацию о плотности тока через светодиод, ведь и площадь поверхности, и ток через кристалл известны.

У светодиодов в «Verbatim 820» самая низкая плотность тока, отсюда становится понятна самая высокая светоотдача этой лампы из всех представленных моделей – чем ниже ток, тем выше эффективность работы как люминофора, так и светодиода в целом.

Тепловой режим светодиодов

Из представленных измерений прослеживается явная тенденция к снижению эффективности излучения по мере нагрева светодиода. При этом следует разделять «весь светодиод» и «поверхностный слой кристалла», между ними может быть очень большой градиент температур.

Собственно, величина нагрева самого светодиода не представляет особой ценности, важна лишь температура светоизлучающей поверхности кристалла. Для получения этих данных требуется знать падение температуры на переходе «кристалл-плата» и прибавить к этому значению температуру самой платы светодиодов.

Температура платы светодиодов

Прямо измерить температуру платы светодиодов весьма проблематично, мешает колба, но можно померить температуру радиатора, а потом прибавить к этому значению градиент температур «плата-радиатор».

При запитывании светодиодов от внешнего источника тока получены следующие величины нагрева:

Первая лампа из списка обладает дополнительной электроизоляцией за счет теплопроводящей прослойки между платой и радиатором, поэтому относительно большая разность температур «плата-радиатор» не кажется чем-то странным. Вторая лампа является ее прямой противоположностью – мало того, что отсутствует изоляция, ухудшающая отвод тепла, так еще и сама плата занимает всю поверхность и светодиоды расположены по ней очень равномерно. Как следствие, самый низкий градиент температур. У ламп LG применено схожее техническое решение, а потому и поведение их одинаково, с учетом мощности.

Из этой таблицы интерес представляет не столько мера нагрева, сколько разность «плата-радиатор». В предыдущей статье проводилось измерение статического режима работы лампы – ее светоотдачи и температуры радиатора при длительном режиме свечения. Через 30-35 минут тепловой режим стабилизировался и нагрев радиатора (по отношению к окружающему воздуху) составил 32-39 градусов. Если прибавить к этим показаниям разность «плата-радиатор», можно получить температуру платы, что полезнее величины нагрева радиатора.

В «Verbatim 440» плата светодиодов нагревается больше всех, причем заслуга в этом как худшего теплового перехода плата-радиатор (наличие электроизолирующего теплопроводящего материала), так и повышенного нагрева корпуса (радиатора). По форме и размерам радиатор примерно такой же, как и в других моделях, мощность же самой лампы далеко не самая большая. Может дело в низком КПД электронного балласта?

Температура кристалла

Переход «кристалл-плата»:

Сами цифры весьма тревожащие, граничная температура кристалла, выше которой начинается резкая деградация свойств (и срока службы) чаще всего находится на рубеже 120-130 градусов.

Ранее была вычислена мера нагрева плат светодиодов, при сложении тех данных с полученными потерями тепла на переходе «кристалл-плата» можно получить реальную температуру кристалла. С учетом температуры в плафоне в 25 градусов получатся следующие итоговые данные:

Порог в 120 градусов перешагнули три лампы из четырех. К слову, оставшаяся модель с относительно низкой температурой кристалла отличилась и самой высокой светоотдачей: 73 лм/Вт против 45-56 у остальных.

Электронный балласт

Исследуемые лампы светят за счет светодиодов, но для их правильного функционирования требуется стабильное напряжение питания низкой величины, что исключает прямую работу от сети 220 В. Поэтому в них используются электронные балласты (или инвертеры), которые обязаны строго соблюдать два условия:

• Формировать стабильный ток через светодиоды;
• Обеспечивать высокий коэффициент мощности согласования с сетью (не менее 0.7).

Первое из них довольно очевидно и не требует специальных пояснений, а вот второе требование чисто условно и является навязанной мерой – таковы нормы. Причем, для компактных люминесцентных ламп (и устройств с похожим принципом работы) требования гораздо мягче. Второе условие обязывает устанавливать в лампы какую-либо разновидность APFC (активный корректор коэффициента мощности). Причем именно «APFC», все другие разновидности не смогут удовлетворить требованиям законодательства, либо просто не уместятся в лампе.

Verbatim LED Classic A E27 9W (440 лм)

Схема набита довольно плотно, но все детали на своих местах, даже входной фильтр. С обратной стороны элементов не меньше.

Я не знаю, что означают темно-желтые потеки на плате, но на герметике никаких следов перегрева не обнаружено, да и форма темных пятен не соответствует следам термического повреждения. Скорее всего, просто такой лак.

На плате установлена микросхема управления.

Скорее всего, это iw3610 производства фирмы iWatt. Данная микросхема выпускается в двух вариантах, «-00» для сети 100 В и «-01» на 230 В, отсюда и получается маркировка «iw36101» в исполнении под сеть 230 В.

В документации на нее приведена типовая схема включения.

Осмотр печатной платы не выявил явных расхождений, отличия заключаются лишь в номиналах некоторых элементов, задающих величину выходного напряжения и тока. Если сравнивать данную схему с обычным однотактным преобразователем с APFC, то наблюдается много общего, хотя есть и важные отличия – стабилизация (ограничение) выходного напряжения ведется по первичной стороне с обмотки питания микросхемы.

Стабилизация тока светодиодов также выполняется по первичной стороне, за счет фиксации тока истока нижнего ключевого транзистора. Оба эти решения не могут гарантировать очень жесткой стабильности выходного напряжения (тока), но это и не требуется, достаточно уложиться в несколько процентов. Кроме того, балласт работает при неизменной выходной мощности, а потому в жесткой стабилизации нет необходимости. Кроме экономии места на плате, а его явно не хватает, такое упрощение снижает стоимость устройства, что является положительным качеством.

Поддержание неизменного тока светодиодов осуществляется на первичной стороне преобразователя за счет одной особенности импульсного преобразователя – мгновенный ток в первичной обмотке пропорционален току вторичной обмотки с учетом коэффициента трансформации. На основании этого эффекта и знания скважности импульсов, микросхема управления легко «вычислит» действующее значение тока на выходе и соответствующим образом его стабилизирует. Кроме поддержания тока светодиодов, эта микросхема может изменять силу тока на выходе в зависимости от «меры деформации» сети, порождаемой работой тиристорных светорегуляторов.

Особенности функционирования устройства в этом режиме довольно подробно описаны в документации на микросхему, а потому, наверно, не стоит останавливаться на этом вопросе. Впрочем, одно ценное свойство отметить следует – микросхема хорошо «видит» режим коммутации только при четких перепадах уровня. На входе сетевого питания преобразователя установлен фильтр, что очень хорошо и благотворно сказывается как на самом балласте, так и на работе других устройств, но порождает проблемы с уровнями.

Дело в том, что сразу после дросселей входного фильтра стоит конденсатор, который неизбежно порождает проблему с четким определением уровней – тиристорные регуляторы работают как коммутаторы, разрывая и соединяя цепь питания лампы. После разрывания напряжение на входе электронного балласта должно бы сразу снизиться до нуля, но наличие входного конденсатора не позволяет это сделать. В предыдущей статье рассматривалась работа этой лампы от светорегулятора и было определено, что для полноценной работы устройства требуется наличие обычной лампы накаливания, которая, скорее всего, и выполняет функцию резистора для разряда фильтрующего конденсатора в моменты отключения тиристорного регулятора.

Возвращаясь к схеме, стоит отметить наличие двух независимых силовых узлов – APFC и однотактного обратноходового преобразователя. Оба работают в типичных для них режимах: первый согласует коэффициент мощности и выпрямляет-повышает-сглаживает напряжение сети на накопительном электролитическом конденсаторе, а второй запитывается от этого конденсатора и формирует гальванически изолированное выходное напряжение питания светодиодов. По схожим принципам работают мощные компьютерные блоки питания и это не является чем-то необычным.

Зато при работе от светорегуляторов начнут проявляться «особенности»: управляющая микросхема обладает способностью оценивать степень искажений в напряжении питания, вносимых светорегулятором, и по ним менять ток светодиодов. Причем, это делается исключительно средствами микросхемы без помощи каких-либо дополнительных датчиков или преобразователей. Неплохое решение, надеюсь приживется.

В устоявшемся режиме работы лампа потребляет 8.9 Вт, при этом на светодиоды приходится 6.41 Вт. Это означает КПД преобразователя 72%.

Электронный балласт формирует стабильный ток через светодиоды.

Лампа обеспечивает крайне низкий уровень пульсаций светового потока. Обратите внимание на шкалу времени (5 мкс), это пульсации на рабочей частоте высокочастотного преобразователя, а потому они никак не могут быть заметны. Ну, а что «не заметно», то и особо не фильтруется. Светодиод больше страдает от перегрева, поэтому высокочастотные колебания тока для него не существенны, если уровень пульсаций не слишком велик – он просто не успевает нагреться/остыть. Из этих наблюдений следует, что хотя высокочастотные пульсации тока светодиодов и присутствуют, но это совершенно не важно.

Verbatim LED Classic A E27 10W (820 лм)

На плате установлена микросхема управления.

Этимология надписи «AERIPA» покрыта мраком, поэтому о схемном исполнении можно только догадываться. Концепция построения явно подразумевает какую-то разновидность однотактного обратноходового преобразователя. Для начала стоит взглянуть на форму напряжения питания узла преобразователя.

Подобная форма может означать лишь одно – отсутствие сглаживающего конденсатора после сетевого выпрямителя. Почему же светодиод не дает стопроцентные мерцания? Может, преобразователь какой-то особенный? Напряжение на стоке транзистора:

Да нет, обычный «однотактный обратноходовой», ничего необычного.

Форма тока через светодиоды:

Почему ток не проваливается до нуля? Да очень просто – на выходе электронного балласта стоят сглаживающие конденсаторы. Обычно их номинал выбирается из условия допустимого уровня пульсаций на частоте преобразователя (десятки килогерц), но в данной схеме емкость их явно больше необходимого по данному критерию. Этот запас позволяет сглаживать пульсации с частотой сети (удвоенное значение). То есть, в обычном источнике питания сглаживающий конденсатор ставится сразу после выпрямителя напряжения сети, а в этой схеме – на выходе устройства. Тогда понятно, почему лампа может обеспечивать высокий коэффициент мощности и так же «понятна» причина пульсации светового потока. Фактически, вся схема представляет собой некую вариацию APFC с гальванической развязкой.

Для проверки предположений стоит провести модернизацию схемы – добавить сглаживающий конденсатор сразу после выпрямительного моста, превратив преобразователь в некое подобие классического блока питания.

Для установки даже такого небольшого конденсатора требуется весьма много места, но его можно найти с верхней стороны преобразователя, необходимо лишь выпилить небольшое окошко.

Конденсатор снят с компактной люминесцентной лампы схожей мощности и должен подойти по условиям работы. Для его подключения следует использовать следующие цепи:

К «синим» отметкам следует подключить «-» конденсатора, а к «красным» «+». После доработки уровень пульсаций снизился:

Для сравнения, у оригинальной лампы следующий уровень пульсаций:

После доработки свойства лампы никоим образом не изменились, отличия произошли лишь в двух параметрах – снизился уровень пульсаций (что хорошо видно по представленным осциллограммам) и ухудшился коэффициент мощности. Если ранее он составлял 0.944, то доработка снизила его до 0.57. Нормы требуют значение коэффициента мощности не хуже 0.7, что исключает наличие сглаживающего конденсатора на высоковольтной части. Проще говоря, схемное решение в лампе Verbatim не является чем-то особенным и подобные построения следует ждать от других ламп.

Обратите внимание, это типовое решение, большинство ламп будет построено по подобной концепции, а потому высокий уровень пульсаций – это норма!... нравится нам это или нет. Если требования обязывают производителей выпускать лампы с хорошим косинусом и так же полностью игнорируют какие-либо указания об уровне пульсаций (очень хочется что-то сказать про авторов постановления №602), то производители так и будут делать – хороший «cos» и высочайший уровень пульсаций. Производитель субъект законопослушный, что ему указали, то он и сделает. Хотя есть еще и продукция фирмы «noname», о чем просто не хочется вспоминать.

LG A19 3000K LB08E830L0A.E20JWE0 (485 лм)

Силовые элементы преобразователя установлены на основной плате, а схема управления на дополнительной, которая впаяна вертикально. Вполне очевидно, что это усложнение конструкции сделано для экономии места на печатной плате, даже силовой транзистор пришлось установить с обратной стороны платы, чего обычно стараются избегать. И всё это из-за большого размера трансформатора, его штырьки выводов очень хорошо прослеживаются – два вывода на вторичной стороне (слева) и пять выводов на первичной (справа). Назначение каждого вывода традиционно, что позволяет легко «читать» плату: два вывода высоковольтной обмотки с одним пропущенным, два вывода обмотки обратной связи и питания микросхемы управления.

Предполагаемое построение схемы аналогично предыдущей лампе – APFC с изолированной нагрузкой, остается только в этом убедиться. Вначале следует проверить отсутствие сглаживающего конденсатора после выпрямительного моста:

Напряжение немного не доходит до 0, что означает наличие сглаживающего конденсатора небольшой емкости, но это несущественно; его назначение не в сглаживании пульсаций сети, а в обеспечении низкого выходного сопротивления источника питания на рабочей частоте преобразователя, иначе будут «мешать» дроссели входного фильтра. Первичная обмотка трансформатора:

Форма сигнала повторяет предыдущую лампу, вот только «звон» на фронте выключения говорит об отсутствии цепи подавления импульса коммутации по фронту выключения, и выглядит это крайне неприятно. Обычно в однотактных преобразователях такого типа используют транзисторы с порогом 600-700 вольт. Ключевые элементы с более высоким предельным напряжением резко теряют в быстродействии и рабочем токе, а потому их использование вызывает трудности в управлении и увеличивает стоимость изделия. Так что вряд ли в данной схеме установлен транзистор со столь высоким запасом по напряжению, а потому импульсное напряжение выше 600 вольт, показанное на осциллограмме, выглядит весьма неприглядно. Экономить на демпфере глупо, знаете ли.

Кроме того, в преобразователе отсутствует сглаживающий конденсатор после выпрямителя, что означает практически полное отсутствие реальных мер защиты от бросков напряжения в питающей сети 220 вольт. Повторюсь, это дважды «плохая идея».

Форма тока через светодиоды:

Форма тока полностью подтверждает ранее полученную величину пульсаций светового потока в 38 процентов. И это слишком много. Обратите внимание на значок «>» синего цвета по левой стороне осциллограммы, это уровень «0». Сам график тока весьма «размазан», что говорит об уровне ВЧ колебаний на частоте преобразователя, а низкочастотные составляющие, как вы видите, ток опускается почти до «0». Еще немного и можно будет говорить, что светодиоды не «светят», а «мерцают». Плохая идея.

Извините, стоит напомнить, что схемное решение полностью повторяет ранее рассмотренную лампу «Verbatim 820», а потому является «типовым». Покупая светодиодную лампу, можете рассчитывать именно на такие характеристики (по уровню пульсаций светового потока).

Для устранения аналогичного дефекта на предыдущей лампе был рассмотрен прием с установкой сглаживающего конденсатора после выпрямителя сети и он принес положительный результат. Для этой лампы попробуем альтернативный вариант – увеличение емкости фильтрующего конденсатора на выходе балласта.

В данном преобразователе на вторичной стороне установлен конденсатор 330 мкФ 35 В, что хорошо согласуется с рабочим напряжением на выходе устройства (24 вольта). Доработка заключается в удалении этого конденсатора и установке на его место другого, большей величины (1000 мкФ 35 В). Место в блоке ограничено, поэтому попутно придется убрать никому ненужный «Х» конденсатор фильтра 1.5 нФ и вычистить остатки герметика. После доработки световой поток получил следующую форму во времени:

Для сравнения, пульсации оригинальной лампы:

До доработки девиация светового потока составляла 330 лм, после – 130 лм, что означает уменьшение величины пульсаций с 38% до 15%. Не так уж и здорово, но конденсатор большей величины в балласт не поместить, места нет.

Измерение характеристик лампы не показало никаких отличий оригинальной и доработанной ламп кроме одного, отмеченного выше – уменьшенного уровня пульсаций. Коэффициент мощности практически не изменился: у новой лампы он составляет 0.983, оригинальной – 0.956. В данной доработке использован конденсатор большой величины, как по емкости, так и по габаритам, и на такой шаг вряд ли пойдет кто-либо из производителей. Причина этого проста – в балласте не так уж и много места, да и стоимость устройства растет, а потому ожидать подобного решения по снижению уровня пульсаций не приходится.

LG A19 3000K A1912GD1GE1.C0AASAA (810 лм)

По этой лампе раздел будет очень короткий. В ее работе есть некоторые специфические признаки, которые явно указывают на применение в ней управляющей микросхемы iWatt с поддержкой светорегуляторов. Эта решение рассмотрено выше на примере «Verbatim 440». К работе электроники нет никаких замечаний, да и сам балласт тщательно замурован герметиком, а потому в разборке нет никакой необходимости.

Единственная проблема этой лампы, как и ранее рассмотренной «Verbatim 440» – неустойчивая работа со светорегулятором. Замеры и осциллограммы приводились в предыдущей статье и для устранения неустойчивости предполагалось использовать обычную лампу накаливания, подключаемую параллельно светодиодной. Но поскольку минимальная мощность ламп накаливания на 220 В составляет 15 Вт, а рабочая мощность светодиодной – 10-12 Вт, то такое «решение» попахивает тихим маразмом.

Анализ типовой схемы контроллера iWatt выявил необходимость полного разряда фильтрующего конденсатора для четкого определения коммутации светорегулятора. Лампа накаливания является резистором без реактивной составляющей, что позволяет устойчиво разряжать конденсатор в «паузах», но такое же действие можно выполнить и дискретным резистором подходящей величины.

Довольно трудно производить расчеты по неизвестной схеме, поэтому номинал резистора был получен практическим методом перебора. При сопротивлении резистора ниже 210 кОм дефекты в работе лампы не обнаруживались. Возможно, это значение зависит как от лампы, так и от конкретного светорегулятора, а потому следует ориентироваться на резистор меньшего номинала, скажем 68 кОм, с габаритной мощностью не менее 1 Вт. Резистор следует подключать параллельно лампе. В таком случае тепловые потери не будут столь уж заметны (менее одного ватта), особенно по сравнению с лампой накаливания, а работа светорегулятора не вызовет каких-либо негативных моментов.

Электрическая изоляция

Все лампы проверялись на электробезопасность, при этом каких-либо дефектов выявлено не было. Однако отдельные лампы показали наличие небольшой емкостной связи между корпусом и сетью. Примерно такой же дефект возникает при использовании компьютера без заземления – может неприятно щипать при одновременном прикосновении к нему и заземленному предмету.

Величина емкости между корпусом и сетью:

Примечание. У лампы «LG 485» отсутствует электрический контакт между трассировкой платы светодиодов и металлическим основанием. Так как эта изоляция не является надежной и она легко может нарушиться, то был произведен замер емкости для подобного случая. Три лампы из четырех оказались проблемными. Величина емкости не слишком велика и вряд ли приведет к опасным последствиям, но при вкручивании ламп будьте аккуратны и старайтесь не касаться заземленных частей конструкций. Лично мое мнение таково: применять «Х» конденсаторы фильтров в устройствах с металлическим и незаземленным корпусом – это… недостойно.

КПД электронных балластов

Этот параметр не значит ничего особенного и полезен лишь с одной точки зрения – возможности выяснить, почему у некоторых ламп больший нагрев и меньшая светоотдача.

Самый низкий КПД у «Verbatim 440», поэтому повышенный нагрев ее радиатора (и светодиодов) не кажется чем-то необычным. К слову, применение более сложной схемы для ламп с поддержкой светорегуляторов вовсе не означает худшую эффективность. У балласта «LG 810» КПД 79%, что лучше менее мощной лампы той же фирмы (73.6%).

Заключение

Анализ работы показал, что не стоит искать лампы с низким уровнем пульсаций света среди тех, которые не поддерживают светорегуляторы. В нормативных документах уровень пульсаций не декларируется, в отличие от коэффициента мощности, а потому «просто так» вкладывать средства в необязательные компоненты производители не будут. Если нужна лампа с низким уровнем мерцания, ищите надпись «dimmable».

Если забыть об уровне пульсаций, то явный фаворит обзора – Verbatim 820, а явный аутсайдер – модель 440 той же фирмы. Продукция LG занимает средние положения в рейтинге эффективности.

• Методика тестирования светодиодных ламп;
• Светодиодные лампы: LG против Verbatim, бой в полусреднем и легком весе;
• Светодиодные лампы: LG и Verbatim – электроника.