Снизить ток в светодиодном драйвере

Напряжение на светодиоде

В сети «гуляют» таблицы со следующими величинами рабочего напряжения светодиодов:
белые 3-3,7 v
синие 2,5-3,7 v
зеленые 2,2-3,5 v
желтые 2,1-2,2 v
красные 1,6-2,03 v

В то же время производители конкретных SMD светодиодов дают следующие напряжение питания светодиодов:

Напряжение красного светодиода самое низкое, а белого – самое высокое.

На цвет свечения светодиода влияют добавки в полупроводнике. Корректировать цвет удается нанесением люминофора, так, например, получают из голубого свечения белый свет.

Падение напряжения на светодиоде зависит не только от цвета свечения, но и от конкретного типа, протекающего тока, температуры и старения. Отвод тепла в лампах, светильниках и прожекторах является очень важной задачей, т.к. сильно влияет на степень деградации светодиодов. .

На практике самым важным параметром светодиода, от которого зависит срок его службы, является номинальный ток. Для светодиодов увеличение тока на 20% выше номинального сокращает срок их службы в несколько раз. Поэтому для светодиодов стабилизатор напряжения не обязателен, важнее поддерживать заданный ток с помощью специальных драйверов, которые автоматически поддерживают ток в широком диапазоне колебаний напряжения питания. «Правильные» драйверы обеспечивают нормальную работу светодиодной лампы в диапазоне питающего напряжения 60-260 вольт.

В случае использования токограничивающих резисторов, напряжение желательно стабилизировать. КПД при таком включении складывается из КПД стабилизатора напряжения и потерь на резисторе и не превышает 80%, в то время как КПД современных драйверов-стабилизаторов тока не ниже 95%.

Наличие технологического разброса прямого падения напряжения даже у диодов произведённых в одном технологическом цикле, делает нежелательным их параллельное включение. Проблема решается уменьшением тока через светодиоды с соответствующей потерей яркости свечения, либо установкой ограничительного резистора на каждый led.

При последовательном включении все светодиоды в гирлянде, должны быть одного типа или иметь одинаковый рабочий ток.

Следует помнить, что светодиод пропускает ток только при подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод положительного. При обратном включении ток протекает при повышенном напряжении и следствием может стать пробой и выход из строя. Допустимое обратное напряжение, как правило, находится в пределах 5 вольт. При питании переменным током надо использовать встречно-параллельное включение диодов.

Зависимость интенсивности излучения светодиода от прямого тока нелинейная, при увеличении тока интенсивность излучения растет не пропорционально.

Принцип регулировки яркости светодиодов

Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже.
Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:

• блок питания;
• стабилизатор;
• переменный резистор;
• непосредственно лампочка.

И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).

Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.

В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

• Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
• Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
• Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
• Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Ремонтируем светодиодную лампу самостоятельно

Предыстория

Несколько лет назад были приобретены 4 светодиодные лампочки модели GL5.5-E27 изготовленные под брендом Estares. Две из них неплохо эксплуатировались в прихожей, где освещение горит по нескольку часов в день с периодическими переключениями, одна в ванной комнате и еще 1 в туалете, где режим эксплуатации отличается более частыми коммутациями, чем продолжительностью работы.

Но, невзирая на отличие в условиях эксплуатации, по истечении трех лет, все лампочки практически одновременно стали мигать через несколько минут после включения.

Причина этого явления известна — светодиоды постепенно выходят из строя из-за повышенного тока, протекающего через них. Производитель, чтобы лампа светила ярче использует драйвер с максимально допустимым для данного типа светодиодов выходным током. Как следствие светодиоды при работе нагреваются выше допустимой для данного типа светодиодов температуры, и соответственно быстрее деградируют. При этом яркость свечения лампы со временем начинает уменьшаться, это видно не вооруженным глазом. Сопротивление светодиодов также снижается и достигает того предела, при котором начинает срабатывать защита драйвера от перегрузки и короткого замыкания, это и вызывает мигание лампочки.

Ради интереса и экономии ради было принято решение попытаться осуществить ремонт этих светодиодных ламп, а именно заменить деградировавшие светодиоды на новые и посмотреть, что из этого получится.

Разборка светодиодной лампы

Обычным канцелярским ножом с узким лезвием очень аккуратно подрезаем клей, крепящий стеклянный плафон лампы к пластиковому корпусу. Плафон не придавливаем, он очень хрупкий и легко ломается. После подрезания клея плафон легко снимается.

Весь клей, а его там не мало, с обеих частей разобранной светодиодной лампы лучше удалить. Он нам не понадобится.

Что мы видим. На тонкой плате установлено шесть светодиодов, хотя возможна установка еще трех. Очевидно, что мы имеем дело с уже классическим подключением светодиодов к драйверу, такое же применяется в светодиодных лентах, по три последовательных светодиода. То есть, в данную лампу возможно установить всего 9 светодиодов, три группы по три светодиода в каждой. Это снизит нагрузку на светодиоды и продлит срок службы светодиодной лампы.

Плата прижата саморезами к пластиковому корпусу, в котором имеются вентиляционные отверстия, через алюминиевый радиатор.

Отпаиваем провода от платы и разбираем этот слоеный пирог. Термопаста между платой и радиатором отсутствует. Вопрос нужна ли она там риторический.

Под радиатором обнаруживаем плату драйвера. Обратите внимание на обесцвечивание красного плюсового провода. Это явно вызвано повышенной температурой.

В принципе дальше разбирать светодиодную лампу смысла нет, можно просто проверить работоспособность драйвера. При подаче на вход драйвера напряжения 220 В переменного тока, на выходе должно быть около 9 В постоянного.

Соблюдайте правила электробезопасности!

Лирически-теоретическое отступление

Но если есть большое желание посмотреть, а что там и как, то аккуратно поддеваем отверткой цоколь лампы по периметру и скручиваем цоколь по резьбе. Поддеваем торцовый контакт и вытаскиваем его. После этого плата драйвера свободно извлекается.

На фото провод идущий к торцовому контакту отсутствует.

Как видим, производитель не был оригинален и использовал типовой драйвер светодиодной лампы на микросхеме BP3122. Скачать datasheet BP3122.

Типовая схема применения BP3122 следующая:

Данная микросхема была специально разработана для применения в драйверах светодиодных ламп и представляет собой микросхему управления импульсным источником питания. Ее применение позволяет значительно сократить размер драйвера, а как следствие и его стоимость, за счет сокращения применяемых дополнительных компонентов.

Рекомендуемая производителем микросхемы выходная мощность не более 6 Вт при входном напряжении 230 В ±15% и 5 Вт в диапазоне входных напряжений переменного тока от 85 до 265 В. В микросхеме реализована защита от перегрузки и короткого замыкания, защита от перегрева, а также защита от перенапряжений. С механизмом самовозврата при устранении неисправности.

Уровень стабилизированного выходного тока определяется типом применяемого трансформатора, а именно соотношением витков первичной Np и вторичной Ns обмоток, и пиковым током в MOSFET, который в свою очередь, зависит от сопротивления задающего резистора, подключенного к входу CS микросхемы.

Стабилизация тока, на выходе исследованного драйвера, осуществляется на уровне 350 мА.

Ремонт светодиодной лампы

Для замены деградировавших, на AliExpress были заказаны новые светодиоды у этого продавца .

Отпаять старые светодиоды с платы проще всего посредством фена паяльной станции (температура около 300 °С). Можно и паяльником, но придется повозиться, изготовив специальную «вилочку для пайки светодиодов». Плата весьма теплоемкая и отбирает часть тепла на себя, поэтому паяльник менее 100 Вт можно даже не рассматривать.

Убрав старые светодиоды, не прекращая подогрева снизу платы, наносим на места пайки флюс, при необходимости припой, и размещаем новые светодиоды, соблюдая полярность.

Предварительно, выводы новых светодиодов также не помешает залудить. А для удобства их последующего позиционирования на плате, отметить, например анод, маркером.

Номинальные данные приобретенных светодиодов: ток 150 мА, напряжение 3,0 – 3,2 В, теплого, белого свечения 2800 – 3500 К.

Сборка осуществляется в обратном порядке. При наличии термопасты наносим ее на обратную сторону платы.

После этого работоспособность светодиодной лампы можно проверить, включив ее на несколько часов.

Не смотрите на горящие светодиоды не защищенным глазом, это опасно для зрения. Накройте их листом бумаги!

Если все нормально, все группы светодиодов светятся равномерно и не мигают, можно приклеить на место стеклянный плафон. Лучше использовать для этого клей типа «Момент». Термоклей не годится, при нагреве лампы во время работы, он может расплавиться и плафон отклеиться и упадет.

После высыхания клея светодиодная лампа снова будет служить вам верой и правдой. Ну а если вдруг, что, вы уже знаете, как ее починить.

Драйверы для светодиодов: виды, назначение, подключение

LED-источники должны подключаться к электросети через специальные устройства, стабилизирующие ток – драйверы для светодиодов. Это преобразователи напряжения переменного тока 220 В в постоянный ток с необходимыми для работы световых диодов параметрами. Только при их наличии можно гарантировать стабильную работу, длительный срок эксплуатации LED-источников, заявленную яркость, защиту от короткого замыкания и перегрева. Выбор драйверов небольшой, поэтому лучше сначала приобрести преобразователь, а потом под него подбирать светодиодные источники освещения. Собрать устройство можно самостоятельно по простой схеме. О том, что такое драйвер для светодиода, какой купить и как правильно его использовать, читайте в нашем обзоре.

Что такое драйверы для светодиодов и зачем они нужны

Светодиоды – это полупроводниковые элементы. За яркость их свечения отвечает ток, а не напряжение. Чтобы они работали, нужен стабильный ток, определенного значения. При p-n переходе падает напряжение на одинаковое количество вольт для каждого элемента. Обеспечить оптимальную работу LED-источников с учетом этих параметров – задача драйвера.

Какая именно нужна мощность и насколько падает напряжение при p-n переходе, должно быть указано в паспортных данных светодиодного прибора. Диапазон параметров преобразователя должен вписываться в эти значения.

По сути, драйвер – это блок питания. Но основной выходной параметр этого устройства – стабилизированный ток. Их производят по принципу ШИМ-преобразования с использованием специальных микросхем или на базе из транзисторов. Последние называют простыми.

Преобразователь питается от обычной сети, на выходе выдает напряжение заданного диапазона, которое указывается в виде двух чисел: минимального и максимального значения. Обычно от 3 В до нескольких десятков. Например, с помощью преобразователя с напряжением на выходе 9÷21 В и мощностью 780 мА можно обеспечить работу 3÷6 светодиодных элементов, каждый из которых создает падение в сети на 3 В.

Таким образом, драйвер – это устройство, преобразующее ток из сети 220 В под заданные параметры осветительного прибора, обеспечивающее его нормальную работу и долгий срок эксплуатации.

Внешний вид LED-драйвера

Где применяют

Спрос на преобразователи растет вместе с популярностью светодиодов. LED-источники освещения – это экономичные, мощные и компактные приборы. Их применяют в разнообразных целях:

• для фонарей уличного освещения;
• в быту;
• для обустройства подсветки;
• в автомобильных и велосипедных фарах;
• в небольших фонарях;

При подключении в сеть 220 В всегда нужен драйвер, в случае использования постоянного напряжения допустимо обойтись резистором.

Светодиодные уличные фонари – мощные и экономичные

Как работает устройство

Принцип работы LED-драйверов для светодиодов заключается в поддержании заданного тока на выходе, независимо от изменения напряжения. Ток, проходящий через сопротивления внутри прибора, стабилизируется и приобретает нужную частоту. Затем проходит через выпрямляющий диодный мост. На выходе получаем стабильный прямой ток, достаточный для работы определенного количества светодиодов.

Основные характеристики драйверов

Ключевые параметры приборов для преобразования тока, на которые нужно опираться при выборе:

1. Номинальная мощность устройства. Она указана в диапазоне. Максимальное значение обязательно должно быть немного больше, чем потребляемая мощность, подключаемого осветительного прибора.
2. Напряжение на выходе. Значение должно быть больше или равно общей сумме падения напряжения на каждом элементе схемы.
3. Номинальный ток. Должен соответствовать мощности прибора, чтобы обеспечивать достаточную яркость.

В зависимости от этих характеристик, определяют какие LED-источники можно подключить при помощи конкретного драйвера.

Вся важная информация есть на корпусе устройства

Виды преобразователей тока по типу устройства

Производятся драйверы двух типов: линейные и импульсные. У них одна функция, но сфера применения, технические особенности и стоимость различаются. Сравнение преобразователей разных типов представлено в таблице:

Как подобрать драйвер для светодиодов и рассчитать его технические параметры

Драйвер для светодиодной ленты не подойдет для мощного уличного фонаря и наоборот, поэтому необходимо как можно точнее рассчитать основные параметры устройства и учесть условия эксплуатации.

Параметр	От чего зависит	Как рассчитать
Расчет мощности устройства	Определяется мощностью всех подключаемых светодиодов	Рассчитывается по формуле P = P LED-источника × n, где P – это мощность драйвера; P LED-источника – мощность одного подключаемого элемента; n – количество элементов. Для запаса мощности 30% нужно P умножить на 1,3. Полученное значение – это максимальная мощность драйвера, необходимая для подключения осветительного прибора
Расчет напряжения на выходе	Определяется падением напряжения на каждом элементе	Величина зависит от цвета свечения элементов, она указывается на самом устройстве или на упаковке. Например, к драйверу 12 В можно подключить 9 зеленых или 16 красных светодиодов.
Расчет тока	Зависит от мощности и яркости светодиодов	Определяется параметрами, подключаемого устройства

Преобразователи выпускаются в корпусе и без. Первые выглядят более эстетичными и имеют защиту от влаги и пыли, вторые используются при скрытом монтаже и стоят дешевле. Еще одна характеристика, которую необходимо учесть – допустимая температура эксплуатации. Для линейных и импульсных преобразователей она разная.

Важно! На упаковке с устройством должны быть указаны его основные параметры и производитель.

Способы подключения преобразователей тока

Светодиоды можно подключить к устройству двумя способами: параллельно (несколькими цепочками с одинаковым количеством элементов) и последовательно (один за одним в одной цепи).

Для соединения 6 элементов, падение напряжения которых составляет 2 В, параллельно в две линии понадобится драйвер 6 В на 600 мА. А при подключении последовательно преобразователь должен быть рассчитан на 12 В и 300 мА.

Последовательное подключение лучше тем, что все светодиоды будут светиться одинаково, тогда как при параллельном соединении яркость линий может различаться. При последовательном соединении большого количества элементов потребуется драйвер с большим выходным напряжением.

Способы соединения светодиодов

Диммируемые преобразователи тока для светодиодов

Диммирование – это регулирование интенсивности света, исходящего от осветительного прибора. Диммируемые драйверы для светодиодных светильников позволяют изменять входные и выходные параметры тока. За счет этого увеличивается или уменьшается яркость свечения светодиодов. При использовании регулирования, возможно изменение цвета свечения. Если мощность меньше, то белые элементы могут стать желтыми, если больше, то синими.

Диммирование светодиодов при помощи пульта ДУ

Китайские драйверы: стоит ли экономить

Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.

Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.

Недостатки китайской продукции:

• в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
• устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
• создают радиопомехи;
• создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
• служат недолго и не имеют гарантии.

Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.

Срок службы драйверов

Срок эксплуатации лед драйвера для светодиодных светильников зависит от внешних условий и изначального качества устройства. Ориентировочный срок исправной службы драйвера от 20 до 100 тыс. часов.

Повлиять на срок службы могут такие факторы:

• перепады температурного режима;
• высокая влажность;
• скачки напряжения;
• неполная загруженность устройства (если драйвер рассчитан на 100 Вт, а использует 50 Вт, напряжение возвращается обратно, от чего возникает перегрузка).

Известные производители дают гарантию на драйверы, в среднем на 30 тыс. часов. Но если устройство использовалось неправильно, то ответственность несет покупатель. Если LED-источник не включается или перестал работать, возможно, проблема в преобразователе, неправильном соединении, или неисправности самого осветительного прибора.

Как проверить драйвер для светодиодов на работоспособность смотрите в видео ниже:

Снизить ток в светодиодном драйвере

Рассмотрим устройство типичной дешёвой светодиодной лампы с импульсным драйвером (рис. %img:lamp) на примере модели «ОНЛАЙТ C1215 230V 7W A60 2.7K».
Для сравнения, смотрите также обзор более мощной (12 Вт) лампы этого же производителя: «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».

Рис. %img:lamp

Следует отметить, что характеристики ламп этого типа существенно лучше, чем у простейших светодиодных ламп, рассмотренных ранее.

Введение

Импульсный драйвер является наилучшим по многим параметрам решением. Он обеспечивает высокий КПД, низкий уровень пульсаций, высокую стабильность тока (которая важна для увеличения срока службы светодиодов). Хорошие характеристики сочетаются с высокой компактностью устройства. Если сравнивать с примитивными лампами на основе емкостного балласта, то импульсный драйвер оказывается даже меньше по объёму при той же мощности.

Несколько странно то, что среди светодиодных ламп можно встретить драйверы иного типа (например, с линейным стабилизатором тока или с емкостным балластом). Особенно это удивительно, если учесть, что светодиодные лампы пришли на смену люминесцентным лампам, в которых уже давно произошёл переход на импульсное питание (электронный балласт) и где оно проявило себя наилучшим образом. Линейные (в смысле не-импульсные) драйверы в светодиодных лампах — шаг назад, возврат к схемотехническим решениям из прошлого века. Конечно, у них есть свои достоинства. Так, они не являются источником электромагнитных помех, в отличие от ламп с импульсным питанием. Конечно, это мало заботит производителей, для них самое привлекательное в линейных драйверах — это предельная проста и дешевизна. Но по комплексу характеристик, они не в состоянии конкурировать с импульсными драйверами.

Конструкция, разборка и сборка

В целом, конструкция рассматриваемой лампы повторяет конструкцию иных дешёвых ламп, например лампы с емкостным балластом. Поэтому подробно останавливаться на данном вопросе не будем.

Всё содержимое лампы находится в колбе из пластика. Колба состоит из двух склеенных частей. Светодиоды размещены на алюминиевой плате, которая по периметру приклеена к нижней части колбы. Плата выполняет функции теплоотвода, дополнительного теплоотвода нет. На отдельной плате находится драйвер, обеспечивающий питание светодиодов.

Разборка и сборка лампы выполняется точно так же, как и рассмотренной ранее лампы с емкостным балластом.

Рис. %img:dis1

Для доступа к содержимому лампы требуется разобрать колбу — разъединить её две склеенные части. Это можно сделать, несколько раз нагревая и охлаждая шов, по которому склеена колба (циклы нагрева-охлаждения также происходят при включении и отключении лампы, поэтому среди бывших в эксплуатации ламп попадаются такие, для разборки которых достаточно просто приложить минимальное усилие). Лампа со снятой верхней частью колбы показана на рис. %img:dis1. Да, пайка проводов к плате светодиодов выглядит неэстетично, но именно так она была выполнена на производстве.

Рис. %img:dis2

Для извлечения платы драйвера и платы со светодиодами потребуется снять цоколь (рис. %img:dis2). Сначала вытягиваем центральный контакт цоколя, после чего откручиваем цоколь от лампы (вначале потребуется приложить значительное усилие, далее цоколь откручивается легко).

Рис. %img:dis3

После снятия цоколя, провода, которыми драйвер подключён к контактам цоколя оказываются освобождены. Это позволяет извлечь плату драйвера вместе с подключённой к ней платой со светодиодами из корпуса (рис. %img:dis3). Для этого сначала поддеваем отвёрткой плату со светодиодами, отделяя её от корпуса, к которому она приклеена пластичным клеем по периметру. Затем проталкиваем плату драйвера (со стороны цоколя в сторону широкой части колбы). Драйвер тоже может быть приклеен к корпусу (со стороны цоколя у самого входа в колбу), в этом случае необходимо осторожно освободить его отвёрткой.

Сборка производится в обратном порядке. Вставляем платы на место, провода к драйверу располагаем соответствующим образом: один должен пройти через центральное отверстие в изоляторе цоколя, второй пропускаем через паз, расположенный по краю колбы и загибаем оголённую часть провода по ходу резьбы. Навинчиваем цоколь, он зажмёт этот провод. Убедившись, что первый провод расположен правильно, вставляем центральный контакт цоколя. Устанавливаем на место плату со светодиодами. При необходимости фиксируем её клеем (если она становится недостаточно плотно). Надеваем верхнюю часть колбы, если она защёлкивается не очень надёжно, приклеиваем её в нескольких точках.

Принципиальная схема

На рис. %img:top, рис. %img:btm приведены фотографии драйвера и платы со светодиодами.

Рис. %img:top

Рис. %img:btm

Схема лампы изображена на рис. %img:cir1.

Рис. %img:cir1

Перечень элементов

Поз. обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
BD1	Мостовой выпрямитель MB10F	1	SMD, корпус MBF-4
C1, C4	CD11-H 1.0µF 400V 105°C	2	Электролитические
C2	—	0	Не установлен, зарезервировано место как под C1
C3	?	1	SMD
D1	Диод ES1J	1	SMD, корпус sma
FU	Резистор 240 Ом, 0.5 Вт	1
L2	Дроссель J3.0	1
R2	51 кОм	1	SMD, 0805
RS1	—	0	Не установлен
RS2	3 Ом	1	SMD, 0805
U1	Микросхема JW1779	1	Корпус TO-92

Переменное напряжение сети преобразуется в постоянное с помощью мостового выпрямителя BD1, электролитический конденсатор C1 сглаживает пульсации. Ёмкость используемого здесь конденсатора невелика, поэтому уровень пульсаций выпрямленного напряжения оказывается значительным. Однако, здесь это некритично, так как выпрямленное напряжение используется для питания драйвера и для него эти пульсации являются просто медленными изменениями входного напряжения, которые он в состоянии компенсировать (конечно, при условии, что мгновенные значения напряжения не выходят за допустимые пределы). Параллельно C1 может быть подключён ещё один такой же конденсатор C2, под него зарезервировано место на плате, но в данной модели лампы он не установлен.

Резистор FU на входе служит для ограничения броска тока при включении лампы, возникающего из-за заряда сглаживающего конденсатора C1. Также он выполняет функцию предохранителя.

Выпрямленным сетевым напряжением питается импульсный стабилизатор тока на микросхеме U1. Микросхема имеет обычный трёхвыводной корпус TO-92, но её внешняя простота обманчива. Это довольно продвинутое устройство, которое прекрасно справляется со своими функциями по стабилизации тока, имеет все необходимые встроенные механизмы защиты. При этом микросхема требует минимум внешних компонентов: конденсатор питания микросхемы (C3); токозадающий резистор (RS); а также обязательные для любого импульсного источника элементы — дроссель, диод и сглаживающий конденсатор на выходе (L2, D1, C4). Здесь также имеется дополнительный резистор R2, гарантирующий быстрый разряд конденсатора C4 при отключении питания.

В U1 интегрирован достаточно мощный MOSFET-транзистор, который выполняет функции ключа, подключённого между выводами 2 и 3. Мощность его достаточна, чтобы было возможно обойтись без внешнего силового ключевого элемента. Периодически замыкаясь, ключ микросхемы поддерживает ток через дроссель на требуемом уровне. Ток контролируется по падению напряжения на низкоомном резисторе RS; данная микросхема стабилизирует ток на уровне I_LED = 0.3 / RS . В рассматриваемой лампе установлен резистор с сопротивлением 3 Ом, т.е. ток через нагрузку задан равным 0.1 А (это максимально допустимый ток для микросхемы JW1779). В моменты, когда ключ в U1 размыкается, ток через последовательно соединённые дроссель и нагрузку замыкается через диод D1. В те моменты, когда ключ разомкнут, а значит на выводе 3 (DRAIN) микросхемы присутствует высокий потенциал, специализированный узел микросхемы производит «накачку» конденсатора, подключённого к выводу 1 (VDD). От этого конденсатора микросхема получает низковольтное питание, в том числе и в те моменты, когда потенциал на выводе DRAIN нулевой (при замкнутом MOSFET-ключе).

Конденсатор C4 сглаживает пульсации на выходе драйвера, обеспечивая постоянство тока через нагрузку. Нагрузкой является цепь из последовательно соединённых светодиодов.

Недостатки лампы

Как уже отмечалось, светодиодная лампа с импульсным драйвером имеет ряд достоинств: высокий КПД; высокая стабильность тока; низкий уровень пульсаций.

Вместе с тем, таким лампам присущи и определённые принципиальные трудно устранимые недостатки, впрочем, присущие всем импульсным источникам питания. Вот некоторые из них.

• Импульсный драйвер неизбежно является источником электромагнитных помех. Частично эта проблема может быть решена применением фильтров во входных цепях лампы (в дешёвых моделях этим пренебрегают).
• Схема драйвера получается более сложной по сравнению с примитивными линейными вариантами. Однако сам драйвер по объёму оказывается даже меньше, чем, например, драйвер лампы с емкостным балластом той же мощности.
• Схема драйвера включает, как минимум, одну индуктивность (или более, если имеется фильтр электромагнитных помех), а эти элементы являются сравнительно дорогими и увеличивают стоимость изделия.
• Как и прочие импульсные источники питания, лампа с импульсным драйвером являются нелинейной нагрузкой для сети.
• Обладает отрицательным входным дифференциальным сопротивлением (как потребитель постоянной мощности — при уменьшении напряжения питания, потребляемый ток возрастает).

В дополнении к общим, лампа может иметь недостатки, обусловленные стремлением производителя минимизировать затраты на её производство. Что касается данной лампы, можно отметить следующее.

• Отсутствует фильтр электромагнитных помех на входе (впрочем, наивно было бы ожидать его присутствия в лампе из низшего ценового диапазона).
• Занижена ёмкость сглаживающего конденсатора на входе, что обуславливает чрезмерный уровень пульсации напряжения на нём; это не приводит к высокому уровню пульсации тока на светодиодах, но может снизить срок службы самого конденсатора.
• Микросхема работает в предельном режиме по току (ток задан на уровне максимально допустимого, 0.1 А), что вызывает значительный нагрев микросхемы, которая и без того работает в тяжёлых условиях из-за расположенных поблизости светодиодов, выделяющих большое количество тепла. О том, что микросхема подвергается сильному нагреву, свидетельствует потемнение стеклотекстолита вокруг неё (рис. %img:top), которое появляется уже после непродолжительной эксплуатации лампы.
• Наконец, как и у прочих дешёвых ламп, отвод тепла от светодиодов совершенно недостаточен, в результате чего они работают в условиях перегрева. Это понятным образом сказывается на сроке службы.

Некоторые из названных недостатков устранены производителем в более мощной модели лампы, смотрите «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».

Неисправности и ремонт

Типичная неисправность подобных ламп — всё то же выгорание светодиодов из-за перегрева и работы в предельных режимах по току. Сложилась просто чудовищная ситуация — как будто эти лампы специально проектируются на ограниченный срок службы, с расчётом на быстрый выход из строя. В то время как потенциально светодиодные лампы способны работать в течение многих лет.

Ремонт, соответственно, сводится к выявлению и замене неисправных светодиодов (либо замене сразу всех на светодиоды желаемого типа). Подробно процесс описывается в статье «Светодиодная лампа: схема, работа, ремонт», где рассматривается ремонт лампы с емкостным балластом. В части замены светодиодов, тип драйвера значения не имеет.

После замены светодиодов, следует снизить ток на выходе драйвера. Во-первых, он не должен превышать 80% от максимально допустимого тока для данных светодиодов. Во-вторых, рассеиваемая на светодиодах мощность не должна превышать значений, при которых нагрев становится недопустимо сильным (с учётом возможностей теплоотвода). Для рассматриваемой лампы не стоит добиваться мощности свыше 5 Вт.

Ток регулируется подбором резисторов RS, используемая в лампе микросхема JW1779 стабилизирует ток на уровне I_LED = 0.3 / RS . Установленный резистор RS2 с сопротивлением 3 Ом задаёт ток равным 0.1 А. Его следует заменить резистором с сопротивлением 3.9 Ом, а ещё лучше 5.1 Ом или 5.6 Ом (если не предполагается замена светодиодов на светодиоды другого типа).

Далее смотрите обзор более мощной светодиодной лампы с импульсным драйвером: «Устройство светодиодной лампы с импульсным драйвером (часть 2)».