Государственно-частное партнерство
и концессии в сфере ЖКХ

banner two banner two

Драйвер для led ламп: как он устроен, как работает и что в нём хорошего / Комфортный дом и бытовая техника / iXBT Live

Добавлено автор alexxlab

Содержание

линейный драйвер и пульсация / Хабр

Из-за подорожания электронных компонентов и увеличения стоимости морских перевозок всё больше недорогих светодиодных ламп на нашем рынке оснащаются дешёвыми линейными драйверами.

При пониженном сетевом напряжении лампочки с линейными драйверами не только светят тусклее, у них появляется пульсация света, вредная для здоровья.

Я провёл небольшой эксперимент, взяв для него четыре лампы с линейными драйверами (Osram, Voltega, Эра, Ergolux) и одну с полноценным импульсным «IC-драйвером» (GP).

С помощью стабилизатора Штиль ИнСтаб 500 и ЛАТРа Suntek TDGC2-0.5 на лампы подавалось напряжение 230, 220, 210, 207, 200, 190 и 180 вольт. Прибор Lamptest-1 измерял снижение светового потока, спектрометр Uprtek MK350D измерял коэффициент пульсации света. Некруглое значение 207 вольт было взято неспроста — по ГОСТ 29322-92 в сети должно быть напряжение 230 вольт ±10%, то есть от 207 до 253 вольт, поэтому 207 вольт — это минимальное напряжение по ГОСТу, при котором все электроприборы должны работать.

В первой таблице результаты измерения процента яркости ламп при разных напряжениях. За 100% принято значение светового потока (яркости) при напряжении 230 В, являющимся номинальным для всех ламп.

Яркость лампы GP с IC-драйвером не меняется при изменении напряжения питания во всём диапазоне 180-230В. Яркость остальных ламп значительно снижается, при этом при напряжении 220 В падение яркости составляет незначительные 3-4%, при допустимом по ГОСТ напряжении 207 В яркость составляет 77-89% от номинальной (падение яркости 11-23%).

При напряжении 180 В (в сельских районах такое напряжение в сети не редкость) яркость падает на 57-99%.

А вот, что происходит с пульсацией.

При напряжении 230 В у всех ламп пульсации света практически нет (коэффициент пульсации составляет менее 0.7%).

При 220 В (ещё во множестве розеток нашей страны по-прежнему 220, а не 230 вольт) коэффициент пульсации у ламп с линейным драйвером составляет 0. 2 — 7.9%. Такая пульсация совершенно не заметна визуально, но может быть видна через камеру смартфона. Уже не раз я получал письма от пользователей сайта Lamptest, которые писали, что купили лампы, у которых на сайте указана пульсация около ноля, а они видят пульсацию через камеру. Причина в том, что у них в розетках не 230, а 220 вольт или ниже.

При 207 В, допустимых по ГОСТ, коэффициент пульсации у ламп с линейным драйвером составляет 19 — 42%. Пульсация более 30% уже заметна визуально.

Самая большая пульсация у ламп с линейным драйвером зафиксирована при напряжении 190-200 вольт. У отдельных ламп она достигает 60%, при том что у этих ламп совсем не было пульсации при 230 В.

Сейчас при тестировании ламп для Lamptest я измеряю пульсацию всех ламп при напряжении 230 вольт. Возможно нужно измерять её при 220 В (тогда сразу будет видна пульсация у ламп с линейным драйвером) или добавить дополнительный параметр — пульсация при 207 В. Как вы считаете, как лучше сделать?

Я подробно рассказывал о разных типах драйверов светодиодных ламп и их отличии в статье «Очень важный параметр светодиодных ламп, о котором мало кто знает» (https://habr. com/ru/company/lamptest/blog/447686/).

На Lamptest.ru тип драйвера отображается в карточках ламп (там могут быть значения «линейный», «IC1», «IC2», «IC3». Три варианта IC-драйвера отличаются поведением при низком напряжении 1 — яркость снижается, 2 — лампа гаснет, 3 — лампа начинает мигать). В таблице можно включить параметр «Вмин», отображающий напряжение, при котором яркость снижается на 5%. Если это напряжение выше 200 В, драйвер линейный.

Сейчас тип драйвера не влияет на итоговую оценку. Возможно стоит снижать оценку лампам с линейным драйвером.

К сожалению почти все филаментные лампы оснащаются линейными драйверами (прежде всего из-за того, что полноценный IC-драйвер занимает больше места).

Если у вас хорошая стабильная сеть и в розетках никогда не бывает ниже 220 вольт ничего страшного в линейном драйвере нет — изменения яркости будут небольшими, а пульсация безвредна. Но если сеть нестабильна, да ещё и соседи пользуются сварочными аппаратами, лампы с линейным драйвером вам не подходят.

P.S. Термин «IC-драйвер» довольно некорректный (IC это просто интегральная микросхема, а все современные драйверы построены на микросхемах), но в индустрии света термин прижился и каждый, кто занимается светом, понимает под «IC-драйвером» именно импульсный драйвер, работающий в широком диапазоне напряжений.

© 2021, Алексей Надёжин

Драйверы для светодиодных лампочек.

Небольшая лабораторка на тему «какой драйвер лучше?» Электронный или на конденсаторах в роли балласта? Думаю, что у каждого есть своя ниша. Постараюсь рассмотреть все плюсы и минусы и тех и других схем. Напомню формулу расчёта балластных драйверов. Может кому интересно?


Свой обзор построю по простому принципу. Сначала рассмотрю драйверы на конденсаторах в роли балласта. Затем посмотрю на их электронных собратьев. Ну а в конце сравнительный вывод.
А теперь перейдём к делу.
Берём стандартную китайскую лампочку. Вот её схема (немного усовершенствованная). Почему усовершенствованная? Эта схема подойдёт к любой дешёвой китайской лампочке. Отличие будет только в номиналах радиодеталей и отсутствии некоторых сопротивлений (в целях экономии).

Бывают лампочки с отсутствующим С2 (очень редко, но бывает). В таких лампочках коэффициент пульсаций 100%. Очень редко ставят R4. Хотя сопротивление R4 просто необходимо. Оно будет вместо предохранителя, а также смягчит пусковой ток. Если в схеме отсутствует, лучше поставить. Ток через светодиоды определяет номинал ёмкости С1. В зависимости от того, какой ток мы хотим пропустить через светодиоды (для самодельщиков), можно рассчитать его ёмкость по формуле (1).

Эту формулу я писАл много раз. Повторюсь.
Формула (2) позволяет сделать обратное. С её помощью можно посчитать ток через светодиоды, а затем и мощность лампочки, не имея Ваттметра. Для расчётов мощности нам ещё необходимо знать падение напряжения на светодиодах. Можно вольтметром измерить, можно просто посчитать (без вольтметра).
Вычисляется просто. Светодиод ведёт себя в схеме как стабилитрон с напряжением стабилизации около 3В (есть исключения, но очень редкие). При последовательном подключении светодиодов падение напряжения на них равно количеству светодиодов, умноженному на 3В (если 5 светодиодов, то 15В, если 10 — 30В и т.д.). Всё просто. Бывает, что схемы собраны из светодиодов в несколько параллелей. Тогда надо будет учитывать количество светодиодов только в одной параллели.
Допустим, мы хотим сделать лампочку на десяти светодиодах 5730smd. По паспортным данным максимальный ток 150мА. Рассчитаем лампочку на 100мА. Будет запас по мощности. По формуле (1) получаем: С=3,18*100/(220-30)=1,67мкФ. Такой ёмкости промышленность не выпускает, даже китайская. Берём ближайшую удобную (у нас 1,5мкФ) и пересчитываем ток по формуле (2).
(220-30)*1,5/3,18=90мА. 90мА*30В=2,7Вт. Это и есть расчетная мощность лампочки. Всё просто. В жизни конечно будет отличаться, но не намного. Всё зависит от реального напряжения в сети (это первый минус драйвера), от точной ёмкости балласта, реального падения напряжения на светодиодах и т.
д. При помощи формулы (2) вы можете рассчитать мощность уже купленных лампочек (уже упоминал). Падением напряжения на R2 и R4 можно пренебречь, оно незначительно. Можно подключить последовательно достаточно много светодиодов, но общее падение напряжения не должно превышать половины напряжения сети (110В). При превышении этого напряжения лампочка болезненно реагирует на все изменения напряжения. Чем больше превышает, тем болезненнее реагирует (это дружеский совет). Тем более, за этими пределами формула работает неточно. Точно уже не рассчитать.
Вот появился очень большой плюс у этих драйверов. Мощность лампочки можно подгонять под нужный результат подбором ёмкости С1 (как самодельных, так и уже купленных). Но тут же появился и второй минус. Схема не имеет гальванической развязки с сетью. Если ткнуть в любое место включенной лампочки отвёрткой-индикатором, она покажет наличие фазы. Трогать руками (включенную в сеть лампочку) категорически запрещено.
Такой драйвер имеет практически 100%-ный КПД. Потери только на диодах и двух сопротивлениях.
Его можно изготовить в течение получаса (по-быстрому). Даже плату травить необязательно.
Конденсаторы заказывал эти:
https://aliexpress.com/item/snapshot/310648391.html
https://aliexpress.com/item/snapshot/310648393.html
Диоды вот эти:
https://aliexpress.com/item/snapshot/6008595825.html


Но у этих схем есть ещё один серьёзный недостаток. Это пульсации. Пульсации частотой 100Гц, результат выпрямления сетевого напряжения.

У различных лампочек форма незначительно будет отличаться. Всё зависит от величины фильтрующей ёмкости С2. Чем больше ёмкость, тем меньше горбы, тем меньше пульсации. Необходимо смотреть ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что пульсации частотой до 300Гц вредны для здоровья. Там же формула для расчёта (приложение Г).

Но это не всё. Необходимо смотреть Санитарные нормы СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». В зависимости от предназначения помещения максимально допустимые пульсации от 10 до 20%.
В жизни ничего просто так не бывает. Результат простоты и дешевизны лампочек налицо.
Пора переходить к электронным драйверам. Здесь тоже не всё так безоблачно.
Вот такой драйвер я заказывал. Это ссылка именно на него в начале обзора.

Почему заказал именно такой? Объясню. Хотел сам «колхозить» светильники на 1-3Вт-ных светодиодах. Подбирал по цене и характеристикам. Меня устроил бы драйвер на 3-4 светодиода с током до 700мА. Драйвер должен иметь в своём составе ключевой транзистор, что позволит разгрузить микросхему управления драйвером. Для уменьшения ВЧ пульсаций по выходу должен стоять конденсатор. Первый минус. Стоимость подобных драйверов (US $13.75 /10 штук) отличается в бОльшую сторону от балластных. Но тут же плюс. Токи стабилизации подобных драйверов 300мА, 600мА и выше. Балластным драйверам такое и не снилось (более 200мА не рекомендую).
Посмотрим на характеристики от продавца:

[input voltage] ac85-265v» that everyday household appliances. «
[output voltage] load after 10-15v; can drive 3-4 3w led lamp beads series
[output current] 600ma

А вот диапазон выходных напряжений маловат (тоже минус). Максимум, можно подцепить последовательно пять светодиодов. Параллельно можно подцеплять сколько угодно. Светодиодная мощность считается по формуле: Ток драйвера умножить на падение напряжения на светодиодах [количество светодиодов (от трёх до пяти) и умножить на падение напряжения на светодиоде (около 3В)].
Ещё один большой недостаток этих драйверов – большие ВЧ помехи. Некоторые экземпляры слышит не только ФМ радио, но и пропадает приём цифровых каналов ТВ при их работе. Частота преобразования составляет несколько десятков кГц. А вот защиты, как правило, никакой (от помех).

Под трансформатором что-то типа «экрана». Должно уменьшить помехи. Именно Этот драйвер почти не фонит.
Почему они фонят, становится ясно, если посмотреть на осциллограмму напряжения на светодиодах. Без конденсаторов ёлочка куда серьёзнее!

На выходе драйвера должен стоять не только электролит, но и керамика для подавления ВЧ помех. Высказал своё мнение. Обычно стоит либо то либо другое. Бывает, что ничего не стоит. Это бывает в дешёвых лампочках. Драйвер спрятан внутри, предъявить претензию будет сложно.
Посмотрим схему. Но предупрежу, она ознакомительная. Нанёс только основные элементы, которые необходимы нам для творчества (для понимания «что к чему»).


Микросхема 3106 отслеживает выходные параметры преобразователя через обратную связь с вспомогательной обмотки трансформатора и управляет ключевым транзистором. Попытки найти информацию на эту МС в Интернете ничего не дала. RS1 RS2 — токозадающие резисторы. От их номинала зависит выходной ток драйвера. RS1 (1 Ом) – основной, при помощи RS2 (33 Ом) выходной ток подгоняется более точно.

Оказывается, и у этих драйверов можно регулировать выходной ток. Снял зависимость выходного тока от сопротивления RS (может кому пригодится).

Регулировать ток при помощи выносного переменного резистора не получится. Паразитные ёмкости и индуктивности никто не отменял.
А теперь на счёт применимости.

В этот светильник что только не вклеивал (был обзор). Теперь приклеил 1-Вт-ные светодиоды. К ним буду подключать обозреваемые драйверы, так нагляднее.
А вот так он светит.

Всего 12 светодиодов (6 пар). Для равномерного распределения света самое оптимальное количество. Для эксперимента тоже лучше не придумаешь.
Один из вариантов подключения к драйверу с балластом на конденсаторах.

С1=1,5мкФ+1,2мкФ=2,7мкФ. Чтобы посчитать мощность, необходимо посчитать ток по формуле (2).
I=(228В-36В)*2,7мкФ/3,18=163мА. Мощность считается по формуле из школьного учебника физики.
Р= 36В*0,163А=5,9Вт.
А теперь посмотрим, что показывают приборы.


Погрешность в расчётах присутствует. Кстати, на мелких мощностях приборчик тоже подвирает.
А теперь посчитаем пульсации (теория в начале обзора). Посмотрим, что же видит наш глаз. К осциллографу подключаю фотодиод. Два снимка объединил в один для удобства восприятия. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что пульсации частотой до 300Гц вредны для здоровья. А у нас около 100Гц. Для глаз вредно.

У меня получилось 20%. Необходимо смотреть Санитарные нормы СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». Использовать можно, но не в спальне. А у меня коридор. Можно СНиП и не смотреть.
А теперь посмотрим другой вариант подключения светодиодов. Это схема подключения к электронному драйверу.

Итого 3 параллели по 4 светодиода.
Вот, что показывает Ваттметр. 7,1Вт активной мощности.

Посмотрим, сколько доходит до светодиодов. Подключил к выходу драйвера амперметр и вольтметр.

Посчитаем чисто светодиодную мощность. Р=0,49А*12,1В=5,93Вт. Всё, что не хватает, взял на себя драйвер.
Теперь посмотрим, что же видит наш глаз. Слева лампочка выключена. Справа – лампочка включена. Частота повторения импульсов около 100кГц. Смотрим ГОСТ Р 54945-2012. А там чёрным по белому написано, что вредны для здоровья только пульсации частотой до 300Гц. А у нас около 100кГц. Для глаз безвредно.

Всё рассмотрел, всё измерил.
Теперь выделю плюсы и минусы этих схем:
Минусы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
-Во время работы КАТЕГОРИЧЕСКИ нельзя касаться элементов схемы, они под фазой.
-Невозможно достичь высоких токов свечения светодиодов, т.к. при этом необходимы конденсаторы больших размеров. А увеличение ёмкости приводит к большим пусковым токам, портящим выключатели.
-Большие пульсации светового потока частотой 100Гц, требуют больших фильтрующих ёмкостей на выходе.
Плюсы лампочек с конденсатором в роли балласта по сравнению с электронными драйверами.
+Схема очень проста, не требует особых навыков при изготовлении.
+Диапазон выходных напряжений просто фантастический. Один и тот же драйвер будет работать и с одним и с сорока последовательно соединёнными светодиодами. У электронных драйверов выходные напряжения имеют намного более узкий диапазон.
+Низкая стоимость подобных драйверов, которая складывается буквально из стоимости двух конденсаторов и диодного моста.
+Можно изготовить и самому. Большинство деталей можно найти в любом сарае или гараже (старые телевизоры и т.д.).
+Можно регулировать ток через светодиоды подбором ёмкости балласта.
+Незаменимы как начальный светодиодный опыт, как первый шаг в освоении светодиодного освещения.
Есть ещё одно качество, которое можно отнести как к плюсам, так и к минусам. При использовании подобных схем с выключателями с подсветкой, светодиоды лампочки подсвечиваются. Лично для меня это скорее плюс, чем минус. Использую повсеместно как дежурное (ночное) освещение.
Умышленно не пишу, какие драйверы лучше, у каждого есть своя ниша.
Я выложил по максимуму всё, что знаю. Показал все плюсы и минусы этих схем. А выбор как всегда делать вам. Я лишь постарался помочь.
На этом всё!
Удачи всем.

светодиодных драйверов | Постоянный ток

Что такое драйверы светодиодов? Драйвер светодиода обеспечивает электрический ток, характерный для светодиодной системы, с которой он работает, аналогично балласту для системы люминесцентного или газоразрядного освещения. Кроме того, светодиодный драйвер действует как регулятор напряжения, контролируя количество энергии, подаваемой на светодиод или цепочку светодиодов. Драйверы светодиодов могут быть типами с постоянным током или постоянным напряжением, а также с диммированием или без диммирования. Выберите один из 4 основных типов драйверов:

  • Постоянный ток: Эти драйверы обеспечивают постоянный ток (мА/А), но переменное напряжение (В) для светодиодов.
  • Постоянное напряжение: Эти драйверы обеспечивают постоянную величину напряжения (В), но переменную величину тока (мА/А) для светодиодов.
  • Постоянная мощность: эти драйверы обеспечивают постоянную мощность (Вт), но переменное напряжение (В) и ток (мА/А) для светодиодов.
    • Драйверы переменного тока
  • : Эти драйверы обеспечивают питание светодиодов переменным, а не постоянным током.
    • Программируемые драйверы светодиодов
  • : эти драйверы позволяют индивидуально программировать для оптимизации производительности, включая выходной ток, диммирование, выходной световой поток