Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Вы находитесь на сайте производителя светотехники Feron.

С начала открытия компании и по настоящее время мы протестировали более десяти тысяч различных ламп, были как положительные, так и отрицательные результаты. Мы производим тесты с различными модификациями светодиодных ламп от 50 известных производителей. В данный момент работа по тестированию продолжается и это позволяет выпускать более совершенную продукцию.

Привычные грушевидные электрические лампы всегда подбирали всего по 2-ум параметрам: мощности (100; 60; …

) и прочности изготовления (чтобы нить накаливания бала цела, цоколь плотно прилегал, на стекле не было повреждений). В отличие от них выбрать светодиодные лампы бывает не так просто. Эксперт сайта feron.

ru предлагает вам развернутую познавательную информацию и рекомендации по выбору ламп для дома.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Эффективность не зависит от мощности

В светодиодной технологии яркость света не имеет прямой зависимости от мощности ламп.

К примеру, чтобы добиться свечения адекватного лампе в 60 Вт, можно использовать аналогичную светодиодную — мощностью 6-10 Вт. Скромную 40 ватную «свечу» могут заменить аналоги в 4-7Вт.

Для того чтобы пользователь легко разобрался в данном вопросе было принято решение указывать в маркировке такой параметр качества, как эквивалент мощности.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Доверять ли показателям эквивалента мощности?

 Мы являемся добросовестным производителем и указываем, что предложенная светодиодная лампа, мощностью в 7 Вт соответствует по эффективности свечения, например, 60 ватной электролампе.

 Однако замечено, что не все производители относятся к данной обязанности корректно.

Поэтому эксперты рекомендуют при выборе ориентироваться больше на показатель силы светового потока, которая измеряется в люменах.

Как определить яркость лампы

 Яркость свечения электрической лампы определяется термином – «световой поток». Его силу определяют в люменах (Лм).  Допустим, вы собираетесь заменить лампочку в 60 Вт.

Сначала определите, сколько в ней люмен, умножив показатель мощности на 10: 60Х10=600Лм.  Следовательно, вам следует покупать новую светодиодную лампу, имеющую такой же показатель силы светового потока – 600Лм.  Это в теории.

А на практике, не всегда указанная маркировка соответствует действительности.

 Согласно данным независимого тестирования в большинстве случаев несоответствие выражается либо в занижении реальных показателей (иногда даже вполовину и более того) от указанных цифр, либо — в завышении.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Значение цветовой температуры света

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория  В обычных грушевидных электролампах свечение имеет желтоватый оттенок, что, согласно со специальной шкалой цветовой температуры, соответствует интервалу от 2700 до 2800К.  В светодиодных лампах этот показатель тоже присутствует в модификациях, предназначенных для освещения уютных домашних комнат, СПА салонов, кабинетов релаксации. Наряду с ними в данной категории широко применяют модели с показателем в 3000 К, имеющие белое комфортное свечение.

 Лампы в 4000К создают нейтральное свечение и применяют в производственных помещениях, потому что оно имеет свойства бодрить, активизировать работоспособность людей.

 Лампы в 5000К и выше имеют очень холодный белый цвет. Им пользуются в хозяйственных и специальных помещениях, но они недопустимы для жилья и офиса. Напряжение Промышленность поставляет светодиодные лампы с рабочим напряжением в 220-230В; 12В и комбинированные, способные работать от сети и от блока питания. Их особенностью является драйверы или микроплаты с функцией стабилизации, монтируемые в цоколь. Данный технологический приём обеспечивает постоянную яркость свечения, независимо от колебаний напряжения в сети.  Высококачественные светодиодные лампы способны выдерживать значительные перепады напряжений в сети и даже при падении до 70В, они никак не теряют в яркости света. Данный факт не всегда бывает заявлен производителем, но он есть.  Обычно маркировка продукции обозначает стандарт: 220 -230 -240В, хотя в действительности при резком понижении напряжения лампа будет продолжать работать и пользователь не заметит этого.  Под напряжение в 12B промышленность производит комбинированные светодиодные лампы со специальными цоколями, работающими и от сети переменного тока:

  •  GU5.З;
  •  E27;
  •  E14;
  •  G4 – микролампы.

 Следует отметить, что при подключении к сети переменного тока, модификации G 4 и GU 5.З, создают излишнюю, раздражающую психику и напрягающую зрение,  пульсацию. Предотвратить это явление можно заменой их трансформаторов, блоками питания.

 Ra – значение индекса цветопередачи    Включая светодиодную лампу, вы наблюдаете свет, который отличается по спектру от обычных электроламп, внешне он кажется белым, хотя складывается из большого количества цветовых лучей. Равномерность цветовых излучений в световом потоке контролирует индекс цветопередачи Ra – важный показатель качества.

 К примеру, если индекс Ra имеет низкое значение, то свет в помещении будет плохо передавать оттенки, а пользователям трудно будет понять, почему им всё видится в «неприятном» свете.

 В отличие от ламп накаливания и солнечного света, где индекс Ra превышает значение в 98 единиц, у светодиодных он в большинстве случаев выше 80, а в лучших образцах – выше 90.

 В результате тестирования было замечено, что многим производителям свойственно завышать индекс цветопередачи. Нередко, когда на коробке указано Ra > 80, в результате спектрального анализа определяется индекс, незначительно превышающий 70, но такие лампы для помещений, где живут или трудятся люди, использовать не рекомендуется.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Индикаторы, встроенные в выключатели

 Популярные сегодня выключатели с встроенным индикатором удобны в эксплуатации. Однако не все светодиодные лампы способны  адаптироваться к ним в сети. Бывает, что они или едва светятся, или ярко вспыхивают при выключении.  Если у вас в квартире такой вид выключателя, то интересуйтесь, совместима ли с ним, предложенная продавцом модель.

 Заметим, что не все производители заявляют эту особенность в спецификациях к товару.

Диммер – регулятор яркости

 Обычные регуляторы яркости не всегда подходят к светодиодным лампам. Для подключения нужно подбирать либо специальные модификации ламп, поддающихся регулировке яркости (минимум до 20%), либо —  специализированные диммеры, обеспечивающие превосходные показатели яркости светодиодным лампам.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Видимая и нормативная пульсация светодиодных ламп

Световая пульсация – недопустимое явление. От неё у пользователей светодиодных ламп устают глаза, появляется ощущение плохого самочувствия, раздражается психика.

Согласно с государственными нормативами, световая пульсации должна быть в пределах не более 20% (хотя человек не воспринимает 35%).

   На основании независимого тестирования были сделаны выводы, что большая часть поступающей на рынок продукции отвечает требованиям и входит норматив по показателю пульсации, однако, производитель зачастую игнорирует важность этих данных и не указывает на упаковке, что товар «без пульсации».

 Заметим. Вы можете самостоятельно провести тестирование по наличию пульсации в домашних условиях методом «карандашного теста» или путём наведения камеры смартфона на светящуюся светодиодную лампу. При высокой пульсации, на мониторе появятся полосы.

Широта угла освещения

 В отличие от ламп накаливания, освещающих всё пространство вокруг себя, и галогенных спотов, образующих узконаправленный луч, большинство светодиодных ламп не имеет однозначно определенного угла освещения и при выборе этот вопрос требует специального рассмотрения.

 К примеру, если конструкция светодиодной осветительной лампы имеет полусферический колпак такого же размера, что и корпус, то, располагаясь в светильнике колпаком вниз, она будет ярко освещать комнату, но потолочная зона останется затемнённым и наоборот. Что не всегда приемлемо.

 Сегодня не многие производители поспешили исправить это и мы вывели серию ламп с расширенным прозрачным полусферическим колпаком, превышающим в диаметре размер корпуса, что позволяет свету распространяться и в обратном направлении. По такому же принципу освещают лампы — filament со светодиодными нитями.

 В данном контексте рекомендуем вам внимательно отнестись светильникам для натяжных потолков. В светодиодном исполнении они имеют цоколи марки GU 1О; GU5. З, где угол их освещения распространяется на 100’.

 В чём заключается их недостаток? Широкий разлёт лучей слепит пользователей.  

 Однако наши технологи уже решили данную проблему, установив в светодиодных спотах направляющие линзы прямо напротив излучателя света, что позволило сузить разлёт лучей до уровня галогенных потолочных светильников. Вот их и покупайте ссылка на группу товаров с такими линзами.

 Рассмотрим конструктивные особенности светодиодной лампы. Многие ещё помнят устаревшие модели, которые по форме напоминали початок кукурузы, состоящий из большого количества небольших светодиодов. Сегодня их внешняя форма изменилась, и продавцы чаще всего предлагают лампу с широким матовым колпаком, под которым скрываются светодиоды.  Отдельной строкой в модельном порядке стоит филаментный тип ламп. Их конструкция напоминает по виду лампу накаливания, равномерно распределяющую свет из стеклянной (матовой или прозрачной) колбы по всей широте комнаты. Разница заключается в том, что внутри неё работают «нити» – длинная цепь меленьких светодиодов, расположенных на основании из керамики или металлического сплава. Эффективность этих ламп превосходна, превышает 100 Лм на 1Вт мощности. А качество светового луча максимально приближено к обычным электрическим лампочкам накаливания. Срок службы у таких ламп, как и у обычных светодиодных ламп около минимум 30 000 часов, около 10 лет.

Срок эксплуатации

 Рассматривая данный вопрос, следует учесть, что заявленные большинством производителем 10 – 50 тысяч часов эксплуатации светодиодных ламп вычислены теоретически. На практике результаты могут иметь совершенно иные показатели.

Они могут быть значительно лучшими, но как правило ни одна лампа не прорабатывает более 35000 часов, что и так довольно долго.  Ведь известно всем, что над совершенствованием светодиодной технологии постоянно работают учёные-исследователи различных стран.

СМИ регулярно сообщают об их новых достижениях, что мы конечно же стараемся как можно быстрее внедрить в свою продукцию.

 На основании чего наши эксперты рекомендует: доверять не написанным данным о сроке эксплуатации, а — гарантийным обязательствам, мы даем гарантию 2 года, на все светодиодные лампы, позволяющим в условленный срок заменить потухшую раньше времени лампу.

Читайте также:  Как заменить электросчетчик не отключая потребителей электроэнергии

 Срок гарантии и условия возврата

 Срок гарантий зависит от модификации и типа товара.

В основном все производители предлагают в среднем 1; 2; и реже 5 лет – такие лампы обычно сильно отличаются по цене и не имеет смысла переплачивать, так как ценовая категория ламп с гарантией в 2 года обычно служит те же 30 000 часов.

Так что не стоит переплачивать, за хитрый маркетинговый ход!  Важное дополнение. Вы можете возвратить и новую исправную, но не пришедшуюся к месту, лампу. Сделать это можно не позднее 14-и дней со дня приобретения, если сохранилась без повреждений упаковочная коробка и чек.

 Выбрать и не ошибиться

 Изложенная выше информация даёт детальное понимание особенностей светодиодных ламп и позволяет делать осознанный выбор, направляя внимание на важные для вас аспекты качества. Однако на практике эти знания не всегда помогают, поэтому вы можете позвонить нам по бесплатному номеру 8-800-505-23-51или задать вопрос в форме обратной связи.

 Светодиодная продукция представлена на рынке в широчайшем ассортименте и в далеко неоднозначном качестве. У известнейших брендов независимые эксперты выявляют немалые партии продукции, имеющей сверхнормативную пульсацию и другие виды брака.

Благодаря постоянным проверкам и контролю качества мы следим за этими неисправностями и в случае их обнаружения мы без лишних вопрос обмениваем товар.  

 Следовательно, все марки светодиодных ламп необходимо тестировать и убеждаться в их качестве. В магазинах наших партнеров есть тестовые стенды для проверок, не ленитесь и проверяйте продукцию прямо в магазине.

Чтобы безошибочно выбрать лампу – заходите в каталог светодиодных ламп нашего сайта, находите нужные марки и по представленным характеристикам, делайте сравнение:

  1. Пульсация — ниже 10 и не выше 35%;
  2. Ra – индекс цветопередачи для квартир и дома — от 80, для хозпостроек — не ниже 70;
  3. Сила светового потока пусть соответствует той старой лампочке накаливания, освещение которой вас устраивало ранее;
  4. При наличии в сети выключателя со светодиодом, убедитесь, что лампа совместима с ним.
  5. При использовании диммера выясните, совместима ли лампа с ним.
  6. При выборе светодиодных спотов ищите модификацию с узким (до 50’) углом освещения, чтобы потолочный свет не ослеплял пользователей.

   

Простые рекомендации по выбору

Полагаясь на опыт и специальные знания, мы составили для вас небольшой список простых рекомендаций, которые, как мы надеемся, помогут вам при выборе.

 При покупке светодиодной лампы отдавайте предпочтение тому варианту, где написано «без пульсации». Обычно тестирование показывает, что у такой модели действительный показатель пульсации находится в пределах 5%.

 Как самостоятельно проверить лампу на пульсацию?

 Проще всего проверить лампу на пульсацию – включить её и навести на свет камеру телефона. Наличие пульсации проявится на мониторе в виде полос. Возьмите в руку карандаш или ручку и разместите перед камерой, направленной на светящуюся лампу. Если пульсации нет, то контуры его будут размыты. Если изображение двоиться или троиться, то отложите лампу, брать её не следует.

 Как проверить качество цветопередачи?

 Наведите свет лапы на руку и оцените, как выглядит кожа? Сероватый оттенок свидетельствует о плохом качестве цветопередачи.  Сравните яркость лапочки, воспользовавшись смартфоном

 Определите яркость света путём сравнения с имеющейся лампочкой.

Для этого установите на смартфоне приложение – люксметр, к примеру, Sensors Multitool — можно найти в интернете.

 Далее наведите датчик (над экраном смартфона) на макушку имеющейся матовой лампочки, прислоните к ней, и сохраните параметры.

Когда выберете в магазине светодиодную лампу, включите её, подождите минутку, запустите приложение на смартфоне и так же приложите датчик к макушке. Так вы узнаете, насколько ярче (или нет) будет новая лампа, по сравнению с имеющейся.

 Дата выпуска имеет значение. Производители маркируют её на корпусе. Не берите залежалый товар (не более 1 года). Не то что бы она хуже, но мы постоянно работаем над улучшением своей продукции и чем позднее выпущена лампа, тем больше инноваций в сторону улучшения качества в ней заложено.

 Оптимальный  уровень качества соответствует гарантии в течение 2-х лет.

 Как правило, если с лампой ничего не случилось в течении 1 – 2 х лет, то ничего и не случится. Купив светодиодную лампу, сфотографируйте и сохраните чек. Если она потушиться в течение гарантийного срока, вы без труда замените её, предложив вместо чека с вылинявшими чернилами, хороший, качественный снимок.

Диммирование светодиодов в общем и в деталях

Диммирование (от англ. dimming — затемнение) — это процесс управления интенсивностью освещения, уходящий своими корнями в XIX век. Впервые диммирование было применено в театрах, когда по замыслу режиссёра сцена должна была затемняться и освещаться в зависимости от происходящего на ней действия.

Для этого используемые в то время прожекторы с дуговыми лампами прикрывались затемняющими шторками. Чем больше эти шторки перекрывали световой поток, тем больше они диммировали освещение.

Сегодняшние диммеры далеко ушли от своего незамысловатого предшественника, однако в целом их назначение осталось прежним.

Регулировка яркости широко используется в современных системах. Так посредством диммирования можно создать мягкое камерное освещение в гостиной или спальне, быстро сменить атмосферу в кафе или ресторане, усилить визуальные «магниты» в ритейле.

Преимущества диммирования

  • Возможность создания и быстрой смены сценариев освещения, недостижимых при помощи стандартных двухпозиционных выключателей.
  • Регулировка яркости позволяет эксплуатировать осветительные приборы в щадящем режиме, что продлевает их срок службы.
  • Диммирование приводит к уменьшению энергопотребления и тепловыделения.

Наиболее широкие возможности по управлению световой средой открываются при сочетании диммирования с разделением световых приборов на группы.

Такой подход позволяет управлять общим светом и акцентами независимо друг от друга, реализуя самые интересные и сложные сценарии.

Преимущества диммирования светодиодов

Регулировка яркости светодиодов позволяет в полной мере раскрыть весь их потенциал. Особенности работы LED делают этот осветительный элемент идеальным кандидатом на диммирование.

  • Яркость светодиода можно менять в очень широком диапазоне, в отличие от люминесцентных ламп.
  • Изменение яркости никак не сказывается на цветовой температуре и цветопередаче, в отличие от ламп накаливания.
  • Снижение яркости ведёт к увеличению срока службы, а не наоборот, как в случае с галогенными лампами.
  • Регулировка яркости светодиодных светильников происходит без задержек, что позволяет использовать их даже в самых динамичных осветительных сценариях.

Особенности диммирования светодиодов

Простейший диммер, регулирующий затемнение ламп накаливания, делает это за счёт «срезания» синусоиды переменного тока.

Но в отличие от ламп накаливания, LED светильник имеет более сложное устройство и работает под управлением электронной схемы — драйвера. Таким образом, корректность работы осветительного оборудования напрямую зависит от управляющего им драйвера.

В то же время, правильно подобрав драйвер, можно задиммировать абсолютно любые светильники, независимо от их мощности и типа.

Стандарты и протоколы диммирования

TRIAC

Симисторный диммер, работающий по отсечке фазы. Его главные преимущества — это низкая цена и возможность встраивания в схему без лишних коммутаций (как выключатель). Для корректного диммирования светодиодов важно проверить совместимость оборудования (связки диммер-драйвер). Это позволит избежать нежелательного гудения и мерцания при работе.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

1-10V

Стандарт, завоевавший широкую популярность в эпоху повсеместного использования люминесцентных ламп. Его суть заключается в отправке по отдельной паре проводов сигнала от 1 до 10V.

То есть диммер в данном случае реализован в виде обыкновенного потенциометра. Главным преимуществом такого подхода является полная нечувствительность к нагрузке.

Среди недостатков — невозможность управления источником света из нескольких мест и слабая поддержка со стороны производителей светодиодов.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

DALI

Цифровой протокол, поддерживаемый большинством производителей профессионального осветительного оборудования.

Его главное преимущество — это цифровая шина, объединяющая все диммируемые светодиодные светильники в единую систему.

Включение, выключение и регулировка яркости осуществляются за счёт сигнальных команд, а не за счёт размыкания питающей цепи. Такой подход позволяет в любое время переназначать, какой выключатель за какой светильник отвечает.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Но самым главным преимуществом цифрового протокола DALI является возможность программирования сцен с их последующим сохранением в памяти. Это полностью переворачивает представление об управлении освещением. Обычная клавиша выключателя может теперь не просто управлять светильником, а задавать режим работы для целой группы.

Из недостатков протокола DALI можно выделить разве что высокую стоимость и необходимость предварительной настройки системы управления.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Push DIM

Интересный в реализации тип диммирования, позволяющий использовать для подключения всего два провода. В роли управляющих элементов служат кнопки с нормально разомкнутыми контактами. Пока вы держите кнопку, сигнал есть, отпустили — сигнала нет. Осветительные приборы будут воспринимать такие нажатия следующим образом:

  • короткое: включение/выключение;
  • длинное: регулировка яркости.

Метод прост в реализации, не требует дополнительных настроек и может быть реализован почти с любой электрофурнитурой. Но есть и недостатки: малая распространённость драйверов с таким стандартом и ограниченное количество светильников, подключаемых к одной кнопке.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Выбор драйвера

Выбор драйвера и типа диммирования определяется множеством факторов. Самыми гибкими в этом плане являются встраиваемые светильники, так как их драйвер вынесен за пределы корпуса.

В случае же с накладными и подвесными светильниками приходится учитывать большое количество нюансов. Однако нерешаемых задач не существует.

Заручившись поддержкой квалифицированных специалистов, можно задиммировать даже те светильники, которые изначально не были на это рассчитаны.

Читайте также:  Плазменные лампы - как устроены и работают

Драйвер с активной коррекцией коэффициента мощности обеспечивает регулировку яркости светодиодных ламп

Галогенные лампы и лампы накаливания, хоть и популярные в настоящее время, представляют собой одну из главных экологических проблем и, кроме того, являются существенным резервом энергосбережения на планете. Эти лампы потребляют большое количество энергии и обычно выходят из строя после всего нескольких сотен часов эксплуатации.

Последние поколения светодиодов высокой яркости обеспечивают серьезную альтернативу таким лампам — они потребляют намного меньше энергии и могут работать примерно в десять раз дольше. Однако, проектирование твердотельных ламп на базе светодиодов для замены популярных галогенных ламп и ламп накаливания, таких как MR16, PAR20, A19 и др., связано с рядом проблем.

Светодиодные лампы замены (retrofit lamps) должны работать вместе с существующими диммерами (устройствами регулировки яркости) на базе триака, а драйвер светодиодов должен иметь достаточно компактные размеры, чтобы была возможность использовать его в весьма ограниченном пространстве.

Новые драйверы с активной коррекцией коэффициента мощности позволяют реализовывать проекты на базе надежных твердотельные лампы замены с регулировкой яркости свечения.

  • Основными требованиями при проектировании светодиодных ламп замены являются следующие.
  • – Лампы замены должны подходить к тому же гнезду, что и лампа накаливания; это означает, что они должны иметь такой же форм-фактор.
  • – Они должны обеспечивать рассеивание большого количества мощности, генерируемой светодиодами, с помощью теплоотвода и работать при высоких температурах, сохраняя при этом высокую надежность и долговечность.

– Они должны быть электрически совместимы с существующей осветительной инфраструктурой (электропроводкой, диммерами и т.д.).

Драйверы светодиодов предыдущего поколения могли обеспечить реализацию светодиодных ламп замены, отвечающих первому требованию, однако большинство драйверов не имеют цепей, на базе которых можно было бы выполнить третье условие при использовании диммера на базе триака.

Кроме того, драйверы могут испытывать проблемы при длительной работе при высокой температуре из-за ограничений по сроку службы электролитических конденсаторов.

Тем не менее, драйверы последнего поколения, например, такие которые предлагаются компанией Maxim, включают в себя дополнительные цепи для регулировки яркости свечения светодиодов и обеспечивают функциональные возможности, аналогичные галогенным лампам и лампам накаливания.

В то же время, эти драйверы позволяют использовать, по-видимому, основное преимущество современной светодиодной технологии — длительный срок службы светодиодных ламп, и, как следствие, малые затраты на их замену.

Как обеспечить соответствие существующему форм-фактору

Существующий форм-фактор имеет ограничения как по физическим размерам (т.е. плата драйвера должна быть достаточно компактна), так и тепловые ограничения для светодиодных ламп замены. Оба этих ограничения особенно трудно преодолеть для форм-факторов MR16 и GU10, но они также представляют проблему и для других ламп замены, в том числе PAR, R и A19.

Несмотря на то, что размеры весьма важны для ламп замены, тепловые ограничения часто являются более критичным фактором. Светодиоды испускают только видимый свет; они не излучают энергию в инфракрасном диапазоне длин волн, как устройства на базе других технологий.

Поэтому, несмотря на то, что светодиоды более энергоэффективны, чем лампы накаливания и галогенные лампы, они рассеивают намного больше тепла в лампе.

Рассеиваемое тепло представляет собой также основной фактор, ограничивающий величину света, которую может произвести лампа. Современная светодиодная технология для ламп замены обеспечивает уровень яркости, приемлемый только для массового рынка.

Преодоление ограничений по яркости и возможности отведения тепла является существенно важным условием при проектировании коммерчески успешных продуктов.

Следствием рассеиваемого тепла является ограничение срока службы печатной платы драйвера. Для того, чтобы излучать больше света, лампа должна работать при довольно высокой температуре — часто от 80 до 100°C. При такой температуре срок службы платы драйвера может влиять на долговечность лампы в целом.

Кроме того, особую проблему представляют собой электролитические конденсаторы, которые используются в драйвере. Так как при таких температурах они довольно быстро высыхают, то их срок службы ограничен немногим более 10000 часами, и это становится лимитирующим фактором для длительности работы всей лампы.

График на рисунке 1 показывает пример деградации ресурса светодиодной лампы (для срока службы B50/L70, т.е когда 50% светодиодов теряют по меньшей мере 30% своей яркости) в зависимости от внутренней рабочей температуры лампы.

Как можно видеть, при температуре около 80°C срок службы уменьшается для ламп, использующих электролитические конденсаторы по сравнению с лампами, которые их не используют.

При температуре 100°C срок службы ламп с электролитическими конденсаторами существенно уменьшается.

Долговечность — это основной коммерческий аргумент для светодиодных ламп и, возможно, основная причина интереса бизнеса к светодиодному освещению, ведь длительный срок службы означает намного меньшие затраты на замену ламп, что может являться существенной компенсацией за более высокие цены на светодиодные лампы. По этой причине, производителям ламп необходимо обеспечить их срок службы более 10000 часов, если они намерены создать коммерчески успешный продукт.

Регулировка яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория Рис. 1. При увеличении внутренней температуры лампы ее срок службы уменьшается. Лампы, использующие электролитические конденсаторы на платах драйверов (красная линия) имеют меньший срок службы, чем лампы без электролитических конденсаторов (синяя линия)

Совместимость с электрической инфраструктурой

Светодиодные лампы для замены традиционных ламп должны надежно работать в инфраструктуре, которая может включать диммеры на базе триака и электронные трансформаторы.

Диммеры на базе триака снижают интенсивность света, генерируемого лампой, присоединенной к ним в качестве нагрузки, так как в начале каждого периода переменного напряжения питания лампа выключается.

Диммер отключается на интервал времени, который может быть отрегулирован, а затем включается вновь и находится в этом состоянии в течение оставшегося времени полуцикла.

В результате форма напряжения, подаваемого на лампу, приобретает вид, показанный на рисунке 2.

Диммеры на базе триака спроектированы для работы с лампами накаливания и галогенными лампами, которые представляют собой чисто резистивную нагрузку. По сути, они имеют те же требования по нагрузочному току, что и обычная резистивная нагрузка.

Во время интервала отключения диммер не может иметь в качестве своей нагрузки открытую цепь. Диммеры обычно имеют RC-цепь, которая определяет время отключения, и нагрузка (лампа) лишь обеспечивает путь для протекания тока через эту RC-цепь.

После окончания времени отключения диммеры защелкиваются. Для того, чтобы оставаться в этом режиме оставшееся время полуцикла входного напряжения нужно обеспечить некоторую величину тока нагрузки для диммеров. Если ток падает ниже этой величины, диммеры выключаются, в результате чего наблюдается мерцание лампы.

Кроме того, проблему могут вызывать большие выбросы тока нагрузки, так как они могут вызывать падение тока в нагрузке ниже минимально допустимого уровня. Светодиодные лампы, не рассчитанные на регулировку яркости, не способны работать корректно с диммерами на базе триака.

Внутренняя схема драйвера обычно включает выпрямитель, который преобразует входное переменное напряжение в постоянное, и понижающий или обратноходовой преобразователь. Входной ток такого драйвера содержит короткие и высокие выбросы, повторяющиеся на каждом полуцикле входного напряжения.

Такая форма входного тока не совместима с диммером на базе триака. Фактически, лампы вообще не включаются, если их использовать с диммерами на базе триака.

Для ламп с входным напряжением 12 ВAC электрическая инфраструктура еще более сложна, так как электронный трансформатор и диммер могут быть вместе подсоединены ко входу лампы.

Электронные трансформаторы обычно содержат генераторную схему, которая модулирует входное 50/60-Гц напряжение частотой около 40 кГц.

Полученная высокая частота проходит через трансформатор, который обеспечивает изоляцию и преобразует входное напряжение 120/230 ВAC в выходное напряжение 12 ВAC.

Модулируя входное напряжение высокой частотой, можно сделать намного более компактный трансформатор, тем самым снижая размеры, вес и стоимость продукта.

Подобно диммерам на базе триака, электронным трансформаторам нужно обеспечить определенный ток нагрузки для того, чтобы он был включен во время полного цикла изменения входного напряжения.

Если величина нагрузочного тока недостаточна или он имеет значительные выбросы, трансформатор может выключиться, что вызывает мерцание света.

По той же причине обычный драйвер на базе AC/DC-преобразователя может быть несовместим с трансформатором и диммером и вызывать мерцание лампы.

Рис. 2. Типичный вид выходного напряжения (вертикальная ось) в зависимости от времени (горизонтальная ось) для диммера на базе триака

Активная коррекция коэффициента мощности для светодиодных ламп с регулировкой яркости

Теперь рассмотрим схему драйвера с регулировкой яркости для автономных 120-ВAC ламп, хотя многие из обсуждаемых положений применимы к лампам, рассчитанным на 240-ВAC вход.

Как было описано выше, для регулирования яркости светодиодных ламп и совместимости с электронными трансформаторами большое значение имеет форма сигнала входного тока лампы.

Другим типичным требованием для светодиодных ламп является необходимость контроля формы сигнала входного тока и коррекция коэффициента мощности. Для светодиодных ламп необходимо обеспечить коэффициент мощности не менее 0,7 для большинства систем освещения в жилых помещениях и не менее 0,9 — для промышленных зданий.

Так как проблемы регулировки яркости и коррекции коэффициента мощности похожи, то, видимо, имеется решение, которое может решить сразу обе. В данной статье в качестве наилучшего решения предлагается активная коррекция коэффициента мощности. Есть несколько причин, почему в данном случае активная коррекция коэффициента мощности более предпочтительна, чем пассивная.

– С помощью активной коррекции коэффициента мощности легко достичь коэффициента мощности 0,9. С помощью пассивной коррекции коэффициента мощности довольно просто получить 0,7, но достижение коэффициента мощности 0,9 представляет собой намного более сложную задачу.

Читайте также:  Быстрая сборка схем на беспаечных макетных платах

– Активная коррекция коэффициента мощности обеспечивает весьма точное регулирование входного тока, и, следовательно, позволяет поддерживать величину входного тока выше уровня, требуемого для корректной работы диммера во время всего цикла входного переменного напряжения. При пассивной коррекции коэффициента мощности входной ток остается нулевым или близким к нулевому в течение определенного интервала времени и/или иметь фазу, сдвинутую относительно входного напряжения.

– Пассивная коррекция коэффициента мощности, в особенности если она реализована по схеме valley fill, вызывает всплески во входном токе, что может вызывать мерцание ламп, как было сказано выше. При активной коррекции коэффициента мощности можно снизить амплитуду выбросов входного тока.

Выбор топологии с фиксированной или переменной рабочей частотой

Разработчик также сталкивается с необходимостью выбора топологии импульсного стабилизатора с фиксированной рабочей частотой и с переменной частотой, например, работающей в режиме transition mode, а также выбора между режимом непрерывной проводимости (continuous conduction mode) и режимом прерывистого тока индуктора (discontinuous mode или transition mode).

Фиксированная частота обеспечивает преимущество в возможности контроля электромагнитных помех.

При такой топологии разработчик должен обеспечить фильтрацию электромагнитных помех только на одной частоте, в то время как в схеме с переменной рабочей частотой (например, в схеме, работающей в режиме transition mode) генерирование помех происходит в широком диапазоне частот, что затрудняет их фильтрацию.

Режим непрерывной проводимости имеет преимущество в том, что обеспечивается низкий уровень пикового тока и снижаются потери на проводимость, которые увеличиваются пропорционально квадрату величины тока.

В режиме прерывистого тока потери на переключение меньше, так как MOSFET включается при нулевом токе в катушке/трансформаторе.

Но увеличение потерь проводимости в режиме непрерывной проводимости часто имеет большую величину, чем разница в потерях на переключение.

Решение, блок-схема которого показана на рисунке 3, использует однокаскадное преобразование для того, чтобы минимизировать размеры и стоимость драйвера светодиодной лампы. В схеме используется активная коррекция коэффициента мощности и фиксированная рабочая частота в режиме непрерывной проводимости.

В данном решении входной ток имеет форму прямоугольного сигнала с той же частотой, что и входное напряжение. Амплитуда сигнала тока имеет максимальную величину в течение всего периода входного переменного напряжения с тем, чтобы выполнялись требования диммеров на базе триака.

Прямоугольная форма сигнала тока получается благодаря управлению его средним значением и сохранению его величины постоянной во всем периоде выпрямления входного напряжения.

Резистор R1 контролирует ток через MOSFET, который по существу равен входному току, а с помощью резистора R2 и конденсатора C2 фиксируется среднее значение тока и передается на микросхему MAX16834, которая поддерживает эту величину постоянной благодаря цепи обратной связи контура управления.

Как было сказано выше, для драйвера светодиода, совместимого с диммером на базе триака, необходимо, чтобы он представлял собой резистивную нагрузку во время отключения диммера. В данной схеме резистор R3, транзистор Q1 и блок управления пусковым током обеспечивают это требование, регулируя входное сопротивление всякий раз, когда входной ток драйвера падает ниже определенного уровня.

Цепь смещения обеспечивает напряжение питания 15 В для микросхемы MAX16834. При запуске схема линейного стабилизатора формирует это напряжение из источника питания переменного тока.

Как только микросхема начинает переключаться, вторичная схема питания начинает генерировать это напряжение с помощью преобразователя уровня, который питается от переключающего узла и блокирует линейный стабилизатор.

Такая схема вторичного питания позволяет увеличить эффективность данного решения, так как она предотвращает чрезмерное рассеивание мощности линейным стабилизатором.

Данная схема использует неизолированную понижающую топологию, включающую катушку L2, диод D1 и транзистор Q2. Можно создать похожую схему, в которой используется обратноходовая изолированная топология. Поэтому данное решение работает независимо от того, реализована ли изоляция светодиодной лампы от входного напряжения в драйвере или в корпусе лампы.

Рис. 3. Блок-схема драйвера светодиода без электролитических конденсаторов

Возможность отказа от электролитического конденсатора

Электролитический выходной конденсатор C3 является опциональным для этой схемы. Если он используется, тогда ток светодиод имеет низкий уровень пульсаций с частотой, удвоенной по сравнению с частотой входного напряжения.

Если использовать керамический конденсатор меньшей емкости, то ток светодиода имеет форму выпрямленной синусоиды с частотой, удвоенной по сравнению с частотой входного напряжения, но в этом случае срок службы лампы может быть увеличен до 50000 часов и более, так как в схеме отсутствуют электролитические конденсаторы.

Схема, описанная выше, была протестирована на демонстрационной плате с входным питанием 120 ВAC/60 Гц и девятью светодиодами на выходе общей мощностью 12 Вт. Схема была испытана с разнообразными диммерами от ведущих производителей, в том числе Lutron, Panasonic, Leviton, Cooper и GE.

При использовании выходных электролитических конденсаторов такой драйвер обеспечивает уменьшение яркости светодиодов до нулевой интенсивности без мерцания. Без электролитических конденсаторов данная схема позволяет снизитьт яркость до уровня 5% от максимальной интенсивности свечения без мерцания. Эффективность схемы составила 83%, а коэффициент входной мощности — 0,93.

Проектирование светодиодных ламп замены представляет собой сложную задачу. Они должны соответствовать физическим размерам и существующей электрической инфраструктуре, созданной для ламп накаливания и галогенных ламп, которые имеют весьма разные требования и ограничения.

Производители ламп могут решить эту проблему с помощью драйвера на базе каскада с активной коррекцией коэффициента мощности и обеспечить регулировку яркости свечения на базе триака.

Производитель светодиодной лампы может сделать выбор характеристик регулировки яркости, подбирая выходной конденсатор, а также оптимизировать схему для работы в течение более длительного срока службы или лучшей регулировки яркости при низкой интенсивности свечения.

Литература

1. Piero Bianco. Active PFC driver design enables dimmable retrofit lamps//LEDs Magazine, July/August 2010.

Энергоэффективность светодиодных ламп с регулируемой яркостью

6 Сен 2019

Светильники с регулируемой яркостью стремительно завоевали популярность на рынке, их активно рекламируют производители. Но снижение интенсивности излучения не настолько волнует пользователей, как энергопотребление.

Они не могут понять, насколько много электроэнергии расходует такая схема при понижении яркости. Да, задача действительно не из легких, ведь ничего подобного не изучается в школе. Более того, это задача для профильных специалистов.

Методы регулирования этой характеристики до сих пор являются открытым вопросом при проектировании электронных схем. Стоит сразу сделать оговорку, что пропорциональной зависимости между потреблением и уменьшением интенсивности нет.

То есть, если понизить яркость светодиодной лампы на 50%, то она не станет съедать в половину меньше энергии. Для каждой схемы имеются собственные интересные зависимости.

Немного теории

Светодиод – это название всё говорит само за себя. Полупроводник, для которого важен переход в то самое состояние, позволяющее пропускать ток только в одну сторону. Значение тока и напряжения должно доходить до определенных минимальных значений.

Поэтому можно сказать, что энергопотребление от этого не изменится. Яркость в светодиоде будет регулироваться драйвером, но после запуска его полупроводникового состояния. Прибор в пониженном режиме яркости будет потреблять ровно столько же энергии.

Однако существуют диоды, имеющий ряд переходных состояний или целый диапазон. Они рассчитаны на 3-18В (или любые другие показатели), но для их управления необходим специализированный драйвер. Их кристалл обычно имеет многослойную структуру, а каждый новый слой подключается при достижении определенного порога. В этом случае можно говорить об экономии.

О лампах накаливания

Здесь ситуация схожая. Возьмём бра с крутящимся регулирующим элементом. Когда мы его поворачиваем, то получается повышение сопротивления малой цепи внутри осветительного электроприбора. То лампочки просто доходит пониженный ток, но на входе потребление от этого не уменьшается.

Доказательством повышению сопротивления является то, что корпуса часто и достаточно сильно нагреваются. Если обратиться к школьному курсу физики, то мы имеем дело с классическим поворотным реостатом. Возможны незначительные колебания в энергопотреблении, но не настолько, чтобы это позволяло экономить.

Поэтому единственным методом снижения цифр в квитанции является установка лампочек пониженной мощности.

Забудьте о диммерах

Это тема для отдельной статьи, поэтому остановимся на данном вопросе максимально коротко. Диммерные системы понижения тока не работают со светодиодами в силу конструктивных особенностей.

Это очень хорошая регулировка для ламп накаливания, но для светодиодов нужно покупать отдельный драйвер, чтобы всё заработало.

Опытные электрики стараются избегать их использования в пользу альтернативных методов.

Для низковольтных систем

Можно обобщить все подобные светодиодные решения под один знаменатель, но рассматривать это выгоднее всего на примере сети в 12В. В большинстве моделей нет схемы питания. Они работают практически напрямую, что существенно облегчает задачу по пониманию.

Здесь могут использоваться диммеры, рассчитанные на силу тока до 10А. Это значит, что изменения яркости будут идти практически пропорционально с энергопотреблением.

Поэтому для любителей получать оптимальную экономию лучшим вариантом станет создание отдельной линии освещения на жилом объекте через трансформатор.

Также для этой категории светодиодных приборов выпускается огромное количество разнообразных средств регулирования. Существуют даже вращающиеся ручки, сенсоры с множественным касанием и прочие высокотехнологичные изобретения.

Где приобрести регулировку и светодиоды

Наша компания «ПрофЭлектро» постоянно продвигает передовые технологии. Для комфорта клиентов мы наладили прямые поставки от производителей без необоснованных наценок посредников. Действует опт и розница на постоянной основе. Всё проверяется перед отправкой, поэтому наши клиенты всегда получают только рабочие осветительные приборы. Доставка действует во все города и регионы России.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector