Светодиодные лампы: LG и Verbatim – электроника (страница 4)
реклама
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.
реклама
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:
реклама
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:
реклама
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:
Лампа |
|
Verbatim 440 |
|
Verbatim 820 |
|
LG 485 |
|
LG 810 |
|
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.
Лампа |
потребления лампы, Вт |
(светодиоды), Вт |
|
Verbatim 440 |
|
|
|
Verbatim 820 |
|
|
|
LG 485 |
|
|
|
LG 810 |
|
|
|
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.
реклама
Страницы материала
Лента материалов раздела
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила