Светодиодные светильники какое напряжение

Обновлено: 07.05.2024

Важный параметр светодиодных светильников, о котором не все знают

Светодиодное освещение экономично и удобно в использовании. Светильники потребляют меньше электроэнергии, чем их предшественники — лампы накаливания и люминесцентные. Но всё ли так хорошо и просто на практике или есть какие-то подводные камни? Сегодня и предлагаю поговорить на эту тему.

В чём проблема и кто виноват

Проблема заключается в том, что при включении светодиодного освещения выбивает автомат.

С этой проблемой сталкиваются как в жилых помещениях, так и в офисах, магазинах и прочих местах, где установлено много светильников. Причём такое случается, даже если суммарная мощность светильников лежит в пределах нескольких сотен ватт.

Это связано с тем, что при включении LED-светильников кратковременно (до 500 мкс) протекает пусковой ток в 10…100 раз больше номинального. Он обусловлен особенностям источников питания для светодиодов — драйверов, во входных цепях которых устанавливают диодный мост и фильтрующий (сглаживающий) конденсатор. Скачек тока приводит к тому, что срабатывает электромагнитный расцепитель автоматического выключателя на этой линии.

Важно! Пусковые токи не у светодиодов, а у драйверов!

Немного схем и теории

Любые светодиодные приборы состоят из двух основных элементов: источника света (матрицы из светодиодов) и блока питания.

Светодиоды работают от постоянного тока, а в электросети у нас переменный, поэтому для работы светодиодов нужно преобразовать переменный ток в постоянный, а лучше ещё и стабилизировать его. Для преобразования и стабилизации тока используют специальные источники питания — драйверы.

В дешёвых светильниках вместо драйверов используют гасящий конденсатор (C1), который ограничивает ток до величины необходимой светодиодам (HL1-HL16). После конденсатора устанавливают выпрямитель (ZL1) и фильтр (C2) и получают постоянное по знаку и величине напряжение.

Схема светодиодного светильника с гасящим конденсатором Схема светодиодного светильника с гасящим конденсатором

Но в течение дня напряжение в электросети изменяется, иногда в широких пределах, и может быть как пониженным, так и повышенным. В этой схеме нет никакой стабилизации, ток на выходе изменяется в зависимости от нагрузки и от питающего напряжения, а при повышенном токе светодиоды быстро выходят из строя.

Драйвер — это импульсный источник питания, который в общем случае состоит из таких блоков:

Сетевой фильтр. Он нужен, чтобы не пропускать помехи в питающую сеть, возникающие в процессе работы инвертора. В дешёвых маломощных драйверах его зачастую нет.
Выпрямитель и сглаживающий фильтр. Преобразуют переменное напряжение из электросети в постоянное. На выходе фильтра постоянное напряжение равно амплитудному сетевому — примерно 320 В.
Инвертор. Преобразует постоянное напряжение опять в переменное напряжение или ток, но уже высокой частоты. Состоит из силового ключа, его обвязки и схемы управления. Силовой ключ управляет током в первичной обмотке трансформатора.
Импульсный трансформатор. Выполняет такую же функцию, как и сетевой железный трансформатор, но в качестве сердечника используется не железо, а феррит. Это позволяет ему работать на высокой частоте (десятки и сотни килогерц). С его помощью понижают или повышают сетевое напряжение до требуемой величины, а также обеспечивают гальваническую развязку с сетью.
Выходной выпрямитель с фильтром нужен, чтобы ещё раз преобразовать высокочастотное переменное напряжение в постоянное и сгладить его пульсации.

Пример функциональной схемы импульсного источника питания Пример функциональной схемы импульсного источника питания

Блок управления инвертором отслеживает выходное напряжение или ток и корректирует работу инвертора так, чтобы поддерживать их на нужном уровне, то есть стабилизирует выходные параметры. Помимо этого, он может выполнять функции защиты от перегрузки, короткого замыкания и других аварийных режимов, возникающих в работе источника питания.

На практике схема драйвера может отличаться, например, вместо трансформатора используют дроссели, а инвертор выполняют в виде одной детали со встроенным силовым ключом. Так как статья не об этом, предлагаю не углубляться в подробности схемотехники ИИП.

Пример схемы светодиодного драйвера Пример схемы светодиодного драйвера

И в драйвере, и в схеме с гасящим конденсатором ток сначала выпрямляется (1) диодным мостом, а затем сглаживается ёмкостным или другим фильтром (2).

Графики напряжения выпрямителя: 1 — на выходе диодного моста без фильтра; 2 — с фильтром Графики напряжения выпрямителя: 1 — на выходе диодного моста без фильтра; 2 — с фильтром

Разряженный конденсатор по свойствам похож на участок цепи с коротким замыканием, то есть у него очень низкое сопротивление и при подключении к сети потребляет очень большой ток, как и другие виды ёмкостной нагрузки. Отсюда и возникает пусковой ток драйверов и других ИИП.

Какие могут быть последствия

Мы уже сказали, что при групповом включении светильников могут выбивать автоматические выключатели. Например, светодиодные светильники общей мощностью 300 ватт могут запросто выключить автоматический выключатель B6, который должен выдерживать нагрузку до 1320 ватт, а пусковой ток при этом может доходить до сотни ампер, а иногда и выше.

Но если выбивающий автомат можно заменить на другой, с большим номиналом (насколько это позволяет сделать проводка), и менее чувствительной ВТХ, то вторая проблема принесёт больше неприятностей.

При включении большого тока контакты искрят. Из-за искрения контакты начинают подгорать, со временем переходное сопротивление увеличивается, и они начинают греться. В самых негативных сценариях развития этой проблемы контакты и вовсе прилипают друг к другу, проще говоря, свариваются.

Вы часто можете видеть подобное, когда включаете вилку импульсного блока питания, даже простой зарядки от смартфона в розетку, почти всегда из неё летят искры. Представьте, что то же самое происходит при каждом включении света внутри выключателя.

Если с обычными выключателями всё не так страшно, можно и заменить, то что делать с автоматикой, например, с распаянными на платах контроллеров реле? А ведь номинальный ток этих реле позволяет питать нагрузку в киловатт, а иногда и больше. Можно, конечно, установить дополнительный контактор или мощное реле. Но, скорее всего, его всё равно придётся периодически менять.

Хотя производители предупреждают. Таблица допустимой нагрузки импульсного реле от Евроавтоматики F&F. Хотя производители предупреждают. Таблица допустимой нагрузки импульсного реле от Евроавтоматики F&F.

Что говорят производители о величине и длительности пускового тока

А здесь начинается самое интересное для проектировщика и электрика. Известные производители светодиодных драйверов в технических характеристиках указывают величину и длительность пусковых токов. Кстати, в англоязычной среде они обозначаются как «inrush current ».

Ниже приведена подборка скриншотов из инструкций драйверов мощностью около 20 ватт (±5 ватт), разных производителей, выбранных случайным образом.

В паспорте драйвера Phillips CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V в первой таблице указываются основные характеристики устройства.

CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V CertaDrive 19W 200-350mA 54V DS 230V

Но это не всё, в конце документа отдельный лист отведён описанию пусковых токов, и в нём есть две таблицы. В первой указаны следующие параметры:

Пусковой ток в пике. У рассматриваемого драйвера 17,56А.
Длительность пускового тока. Под длительностью здесь понимается время от начала импульса до момента, когда величина тока снизилась в 2 раза от пиковой. У рассматриваемого драйвера 138,5 мкс, что равно 0,000139 секунды.
Количество драйверов на 1 автоматический выключатель B 16. Можно подключить до 108 этих драйверов на 1 автомат.

Может показаться, что проблемы как таковой и нет: «ну подключай себе 108 драйверов на одну линию, этого что мало что ли?». Но посмотрите внимательно на характеристики драйвера — номинальный ток 90 миллиампер, а пусковой – 17,56 ампер, разница в 217 раз!

Дальше идёт таблица подбора автоматов по количеству драйверу, не самая удобная, на мой взгляд.

В первой колонке указан тип ВТХ, во второй — номинальный ток, а в третьей — «относительное количество драйверов в цепи». Здесь количество указано не в штуках, а в процентах от 108 драйверов. То есть если у вас автомат 6А типа В, то вы можете поставить 40% драйверов от 108, то есть 108×40%=43,2 драйвера, округлять в меньшую сторону.

Но смущает, что при пусковом токе в 17 ампер можно подключить так много драйверов, возможно это опечатка или ошибка в паспорте. Поэтому давайте посмотрим ещё несколько. Например, ещё один от Phillips, модель CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V.

Характеристики драйвера CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V Характеристики драйвера CertaDrive 21W 0.5A 42V 230V

Структура паспорта у него аналогична, но вот значения пусковых токов и количества драйверов на 1 автомат уже интереснее. Такой же автомат (В16) может запитать уже 40 драйверов по 21 ватту. То есть номинальная мощность нагрузки будет всего 840 ватт, а ток около 3.6 ампер, и если подключить ещё несколько штук, то начнёт выбивать автомат на 16 ампер. Неплохая разница, согласны? Но на освещение часто ставят автоматы на 6-10А, в таблице ниже указано, что к автомату В6 можно подключить 40×40%= 16 драйверов — всего лишь 336 ватт и 1,4 ампера нагрузки.

И это очень любопытно, ведь пусковой ток заявлен всего 4 ампера, и длительность его в 2 раза меньше — всего 60 мкс, а драйверов можно подключить меньше, чем в предыдущем случае…

Возможно, кто-то скажет, что выбраны не «те» драйверы, и не «того» производителя. Давайте глянем на продукцию сильного конкурента в лице OSRAM. Посмотрим паспорт на OPTOTRONIC FIT D NFC FL мощностью 25 ватт. Пусковой ток у них до 16А, длительностью 240 мкс, при номинальном 0,18А. Здесь нет такой большой таблицы по подбору автоматов, указано только что к В16 можно подключить 36 драйверов, а к В10 — 22.

Следующим посмотрим драйвер Arlight ARJ -KE 68300A 20W , 300mA , PFC . Прямо в карточке товара на сайте указан пусковой ток 43А, при номинальном 0,3А (пусковой в 143 раза больше), данных о возможном количестве подключённых к одной линии драйверов нет.

Ну и наконец посмотрим, что нам покажет ещё один популярный бренд — Mean Well. У драйвера LPC-20-350 мощностью 20 ватт, при номинальном потребляемом токе 0,35А, пусковой составляет 70А, который через 220 мкс снижается до 50% от пикового. То есть пусковой ток в 200 раз больше номинального.

Последний драйвер отлично иллюстрирует проблему, к автомату на 16А с ВТХ типа В можно подключить всего 8 драйверов, а если изменить ВТХ на тип С, то до 14 драйверов. Теперь немного посчитаем:

1. Потребляемая драйвером мощность: 230×0,35=80,5 ватт.

2. Суммарная мощность при использовании АВ С16: 80,5×8= 644 ватта.

3. Суммарная мощность при использовании АВ С16: 80,5×14= 1127 ватт.

То есть к автомату, который выдерживает 3.6 кВт можно подключить драйверов на 600-1000 ватт, притом что суммарная мощность светодиодов, которые они запитают, будет 168 и 294 ватт (обратите внимание на верхнюю часть таблицы) для первого автомата В16 и С16 соответственно.

На этом предлагаю закончить обзор характеристик продукции, думаю, вы уже убедились, что проблема существует. Но если производитель всё указывает, то просто установи нормальный автомат, чего обсуждать?

В этом и есть основная проблема – большинство производителей готовых светильников со встроенными или внешними драйверами не указывают пусковые токи и их длительность, и уж тем более не предлагают таблиц с максимальным количеством светильников на 1 автомат. Это вызывает серьёзные проблемы у проектировщиков, ведь не зная реальных параметров нагрузки, пусковых токов нельзя корректно подобрать автоматический выключатель, а без него нельзя и посчитать кабельную линию.

Способы решения проблемы

Кто виноват мы разобрались (конденсаторы в драйверах), давайте теперь поговорим о том, что делать! Есть ряд решений проблем с LED-драйверами:

Повышение номинала автоматов.
Установка реле и контакторов.
Включение при переходе через ноль.
Задержка включения.
Решения по ограничению пусковых токов от радиолюбителей.
Модульные ограничители пусковых токов.

Номинал автоматического выключателя

Повысить номинал автомата можно только в тех случаях, когда кабельная линия была выбрана с запасом, например, на освещение проложили 1.5 мм², и поставили АВ на 6 ампер. Если это не так, то при повышении номинала нужно использовать кабель большего сечения, что особенно заметно, особенно если подключают десятки и сотни мощных светильников и их суммарный пусковой ток очень высок. А что делать, если кабель уже выбран и смонтирован? Поэтому такой вариант не всегда возможен.

Можно ли посчитать номинал автомата при известных пусковых токах? Теоретически да, но не всё так просто. Как известно, при подключении элементов в цепь параллельно их токи складываются. Но если посчитать очевидным образом общий пусковой ток, скажем 10 светильников, с драйверами из последнего примера, то получится:

Электромагнитный расцепитель автомата C 16 сработает при перегрузке в 5-10 раз от номинального тока:

По такой логике он должен сработать уже от двух (трёх) светильников. Но в инструкции производитель «разрешает» подключать к С16 до 14 светильников, чей суммарный пусковой ток будет равен 980А, как же так?

Всё дело в их длительности, по данным производителя пусковые токи протекают 220 мкс = 0,22 мс = 0,00022 с. При этом через указанное время ток составляет уже 50% от пикового. То есть указанные 70 ампер протекают в течение ещё меньшего периода времени, возможно, даже на порядок.

А как, вернее, когда сработает автомат? Согласно время-токовой характеристике при 10 кратной перегрузке он отключится не позже чем через 0,1 секунду (или 100 мс, или 100 000 мкс), при перегрузке примерно в 100 раз (1600А), он должен сработать через 5 мс (5000 мкс). А длительность пускового тока всего 220 мкс (в 20 раз короче).

Для правильного расчёта следует обратиться к журналу «Полупроводниковая светотехника» №2/2020, в котором опубликована статья «Электрические характеристики ОП со светодиодными источниками света при включении и требования к устройствам защиты сети электропитания».

Авторы этой статьи опираясь на материалы от компании ABB и другую нормативно-техническую документацию рассказали, как правильно учитывать пусковые токи и рассчитывать номиналы автоматов для светодиодного освещения. Особый интерес в ней вызывает график срабатывания автоматов ABB при импульсных токах, поэтому рекомендую ознакомиться с этой статьёй, которая, кстати, есть в свободном доступе на официальном сайте журнала.

Но если автоматический выключатель и кабель мы подобрали, что делать с выключателями и реле автоматики? Чтобы продлить их срок службы устанавливают дополнительно более мощные реле или контакторы. Но это также может полностью не решить проблему — пусковые токи как были, так и остались. Контакты как подгорали, так и будут это делать, возможно, медленнее.

Переход через ноль

Реально улучшит ситуацию использования реле, которые включают нагрузку при переходе питающего напряжения через ноль. Для проверки сказанного смоделируем цепь с выпрямителем и входной ёмкостью. Резистор сопротивлением 1 Ом будем использовать для измерения тока с помощью осциллографа. Так 1 вольт соответствует 1 амперу.

Блок питания как «слабое звено» светодиодного светильника

При описании технических характеристик светодиодных светильников в рекламных материалах обычно особый упор делается на типы используемых в них светодиодов. Тем не менее, надежность современных светильников определяется уже не только и не столько светодиодами, сколько блоком питания. Но некоторые важные параметры данного узла не сообщаются производителями даже по запросу. Поэтому задача выбора осветительных приборов с качественными блоками питания является весьма сложной, тем не менее, она решаема.

Причины, по которым производители при продвижении светильников на рынок делают упор именно на параметры светодиодов, имеют исторические корни. Предыдущие источники света имели срок службы, значительно меньший, чем у пускорегулирующей аппаратуры (ПРА). В итоге сложилось представление, что источник света — наименее долгоживущая часть устройства.

Светодиоды отличаются прежде всего большим сроком службы — в среднем около 50000 часов. Если светильник работает по 10 часов в сутки, то его срок службы, обусловленный параметрами светодиодов, составит более 13,5 лет. Этот промежуток времени уже сопоставим со сроком службы других узлов светильника или даже превышает его.

Особенности терминологии

Проблема выбора начинается с весьма запутанной терминологии.

Блоком питания (БП) принято называть источник питания для радиоэлектронной аппаратуры, преобразующий электрическую энергию от сети для согласования ее параметров с входными параметрами отдельных узлов аппаратуры.

Подавляющее большинство светодиодов питаются от постоянного тока и имеют напряжение питания менее 4 В. Если соединить светодиоды последовательно, то такая цепочка будет иметь большее напряжение питания. По ряду причин соединение светодиодов в цепочки длиной более 15 штук практикуется очень редко. То есть напряжение питания массива светодиодов в осветительном приборе обычно не превышает 60 В. В то же время, сети электропитания, в зависимости от страны, дают напряжение 100 – 240 В переменного тока. Для согласования параметров питания светодиодов и параметров сети электропитания обязательно требуется блок питания.

Следует отметить, что термин «блок питания» является устоявшимся понятием, широко используемым в инженерной практике. Тем не менее, он не закреплен официально ГОСТ Р 52907-2008, в котором присутствует только определение источника питания. В прежнем варианте ГОСТ официально также было закреплено понятие «вторичный источник питания», которое в ГОСТ Р 52907-2008 отсутствует. Использование термина «блок питания» позволяет дистанцироваться от автономных источников питания, т.е. гальванических элементов и аккумуляторов.

\Кроме этого, для обозначения БП часто жаргонно используется термин «драйвер». На самом деле, драйвер — это устройство, которое стабилизирует ток, питающий светодиоды. Также некоторые драйверы способны регулировать световой поток у светодиодов, т.е. диммировать их. Но драйвер не выполняет функций преобразования питающего напряжения и выпрямления тока. Поэтому узел, отвечающий за питание светодиодов в светильниках на напряжение 12 или 24 В — это драйвер. Но при питании от сети 220 В речь идет именно о БП. Тем не менее, на некоторых БП можно встретить слово driver, означающее в данном контексте стабилизацию выходного тока.

Диммируемый БП Helvar со стабилизацией выходного тока

В светотехнике устройства, осуществляющие согласование параметров питания источников света и электросети, исторически назывались балластами или ПРА. Специалисты по светотехнике при переходе на светодиоды не стали отказываться от привычного для них терминов и стали использовать их применительно к БП для светодиодов.

Еще одним термином, которым не всегда правильно обозначают блоки питания в светодиодных светильниках, является «электронный трансформатор». Данное устройство, на самом деле, только преобразует напряжение в более низкое и повышает частоту переменного тока с 50 (или 60, в зависимости от стандарта электросети, принятого в стране) до нескольких единиц или десятков килогерц. Питание светодиодов напрямую от электронного трансформатора применяется только в гирляндах и другой аналогичной декоративной светотехнической продукции.

Терминология для светодиодных светильников в части устройств электропитания пока не закреплена ГОСТ, в проектах стандартов используется термин «электронное управляющее устройство».

Справедливости ради следует заметить, что путаница с терминологией распространена и за рубежом. Термин power supply unit (блок питания) или просто power supply (источник питания) в светотехнике используется крайне редко. В рекламных материалах часто встречается обозначение блока питания как driver (драйвер), а вообще, широко распространено использование обозначение БП в светодиодных светильниках как ballast (балласт).

Классификация БП

По месту размещения БП делятся на внутренние (размещаются внутри корпуса светильника) и внешние (размещаются вне корпуса). При этом внешние БП могут идти в комплекте со светильником или приобретаться отдельно.

По своей конструкции БП можно разделить на две большие категории — изолированные и неизолированные. Особенностью изолированного БП является то, что его выход не имеет гальванической связи с входом. Благодаря этому достигается более высокий уровень электрической безопасности устройства. Электрический потенциал на выходе исправного БП изолированного типа ни при каких условиях не достигнет опасной величины. В принципе, БП изолированного типа — это и есть та самая классическая конструкция БП на основе трансформатора, используемая на протяжении многих десятилетий. К сети через преобразователь подключена первичная обмотка трансформатора, нагрузка через выпрямитель присоединяется ко вторичной обмотке. Отличия от классического варианта в том, что трансформатор работает не на частоте сети, а на более высокой частоте, а также в наличии гальванически развязанной обратной связи для стабилизации напряжения или тока. Изолированные БП стоят относительно дорого, но они хорошо справляются с бросками напряжения и импульсными помехами, которые есть в российских электрических сетях.

Пример принципиальной схемы изолированного БП. Источник: «Макро групп»

Неизолированные БП имеют гальваническую связь с выходом. Поэтому, хотя разница потенциалов между линиями на выходе такого БП представляет собой безопасную величину, не превышающую для светодиодных светильников значение 60 В постоянного тока, тем не менее, потенциал между одной из линий на выходе и землей может быть сопоставим с сетевым напряжением, т.е. принимать опасное значение. Преимуществами неизолированных БП являются компактность, низкая цена и немного больший КПД, чем у неизолированных БП. Поэтому неизолированные БП так любят производители очень дешевых светильников — помимо низкой стоимости БП, более высокий КПД позволяет использовать светодиоды с меньшей светоотдачей. Неизолированные БП также широко применяются в светодиодных лампах-ретрофитах, но здесь в ряде случаев без них обойтись нельзя из-за малых размеров.По причине низкой электробезопасности, неизолированные БП могут быть только внутренними. Недостатком неизолированных БП является проникновение на выход мощных импульсных помех, которые «гуляют» по сети. К тому же, при установке выключателя в разрыв нулевого провода (что бывает, когда светодиодные светильники устанавливают взамен существовавшего ранее освещения) светодиоды в светильнике, оснащенном таким БП, слабо светятся в выключенном состоянии. Все это приводит к преждевременному выходу светодиодов из строя.

Пример принципиальной схемы неизолированного БП типа PFC. Источник: «Макро групп»

Усовершенствованные неизолированные БП нередко жаргонно называют PFC от слов Power Factor Correction — корректировка коэффициента мощности. Они обладают большим значением коэффициента мощности по сравнению с обычными неизолированными БП — около 0,9 против 0,6. В таких БП частично решены проблемы, вызывающие преждевременный выход светодиодов из строя. Тем не менее, все равно, они проигрывают изолированным БП по части устойчивости к броскам напряжения.

Почему «слабое звено»?

Электронные компоненты БП работают под напряжением до 242 В переменного тока. При авариях на сетях электропитания напряжение может кратковременно возрастать до 456 В переменного тока. Удары молнии, коммутация мощного электрооборудования и некоторые другие факторы приводят к возникновению импульсных помех с амплитудой до 4000 В. Поэтому к качеству электронных компонентов БП предъявляются особые требования.

Срок службы светодиодов зависит от того, сколько времени они светили. В отличие от этого, срок службы БП связан не только со временем работы, но и со временем хранения. То есть, если вы не включали светильник, а только его хранили на складе, то через некоторое время его БП все равно выйдет из строя. Это связано с особенностями электролитических конденсаторов, используемых в БП — они постепенно деградируют из-за испарения электролита. В среднем электролитический конденсатор можно использовать на протяжении не более 10 лет с момента выпуска. В неправильно спроектированном БП электролитический конденсатор перегревается, что сокращает его срок службы. В некоторых современных дорогостоящих БП проблема решена полной заменой электролитических конденсаторов на керамические, которые являются практически «вечными» электронными компонентами.

Читаем между строк

Производители светодиодных светильников практически всегда публикуют информацию об используемых светодиодах, но редко когда раскрывают данные о БП. Тем не менее, можно составить свое представление о том, качественный или нет блок питания, по параметрам светильников, которые производитель открыто публикует.

В первую очередь, это коэффициент мощности λ (иногда его обозначают как cos φ, что для светодиодных светильников не совсем правильно). Чем больше этот параметр, тем лучше. Для качественного блока питания он должен быть не менее 0,85. Упрощенные БП, имеющие низкую надежность, обычно выдают себя низким значением λ.

БП от ведущих производителей характерно высокое значение коэффициента мощности, примером тому является данное устройство от Osram

Производители светильников, конечно, знают, что именно БП, а не светодиоды, ограничивает срок службы осветительного прибора. Поэтому, хотя и указывают «срок службы светодиодов 50000 ч», тем не менее, гарантийный срок устанавливают, исходя из цифр по всему светильнику. Обычно исходят из того, сколько лет проработает светильник, будучи включенным круглосуточно. Например, гарантийный срок на светодиодные светильники средней ценовой категории обычно составляет 3 года. Умножаем этот срок на 8760 ч в году, и получаем 26280 ч — именно столько гарантированно будет работать светильник. Обратите внимание, что этот показатель очень близок к сроку службы типичного БП средней ценовой категории — 30000 ч.

Но, самое главное — где расположен блок питания и как он выглядит. Если он внешний и подключается к светильнику через разъем, то однозначно является изолированным (на прямое нарушение правил электробезопасности производители обычно не идут). В том случае, если БП внутренний, но выполнен в виде отдельного унифицированного модуля от одного из ведущих производителей БП, то, скорее всего, тоже изолированный. Неизолированные БП обычно выполнены как неотъемлемая часть конструкции светильника.

Производители БП

Теоретически оптимальным выбором является БП, специально разработанный для определенной модели светильника. На практике это могут удачно реализовать либо компании, имеющие, помимо светотехнического, еще и мощный бизнес по производству электронных устройств (LG, Philips), либо светотехнические компании, чьи БП хорошо зарекомендовали себя на рынке (Osram).

В остальных случаях предпочтительным вариантом является использование в светильнике БП от ведущих фирм, специализирующихся на данном виде продукции (Meanwell, Helvar, Vossloh-Schwabe и некоторые другие). Использование унифицированного БП легко заменяемой конструкции важно еще и для возможного ремонта светильника, так как БП обычно выходит из строя быстрее, чем светодиоды.

Внешние блоки питания, не входящие в комплект поставки

На рынке встречаются светодиодные светильники, имеющие низкое напряжение питания (обычно 12 или 24 В). Они предназначены для питания от источника со стабилизированным выходным напряжением или от электронного трансформатора. Нередко БП в комплект поставки таких светильников не входит, что позволяет сэкономить средства, установив один БП на несколько светильников. Если светильник допускает питание как от переменного, так и от постоянного тока, то лучше использовать постоянный ток, т.е. устанавливать БП, а не электронный трансформатор.

Выбирая внешний БП, следует иметь в виду, что максимальный КПД достигается в том случае, если нагрузка равна приблизительно 80% от номинального значения. Соответственно, умножив мощность подключенных к БП светильников на коэффициент 1,25, мы получим оптимальное значение номинальной мощности БП. Иногда мощность БП выбирают «на вырост» с учетом, что к нему позже дополнительно подключат светильники. Тогда суммарная мощность светильников «первой очереди» подключения должна быть в 1,2 раза больше минимальной мощности нагрузки БП, иначе будет срабатывать защита от холостого хода.

Применение внешнего блока питания, не входящего в комплект поставки, дает возможность повысить надежность системы, так как в светильники встроены только драйверы. Электронные компоненты в них работают при низких напряжениях, так что их качество не так критично. А модель БП пользователь выбирает самостоятельно, исходя из своих потребностей, и может запросить на него всю необходимую информацию у поставщика.

Напряжение светодиодных ламп

Я думаю что большинство людей давно закончивших школу и не имеющих дела с электричеством еще тогда забыли чем принципиально отличается ток от напряжения. А это желательно понимать.

А теперь вернемся к светодиодным лампам. Один светодиод или светодиодный чип, это вид полупроводника, который может пропускать ток только в одном направлении. Светодиоды могут работать от напряжения 4-12 Вольт. И даже больше, светодиодам нужно постоянное напряжение для нормальной работы. Но в стандартной электрической сети совсем другие условия.

В светодиодных лампах несколько светодиодов объединяются последовательно в один массив, и все они получают ток светодиодной лампы от общего блока питания. У многих светодиодных ламп, работающих от напряжения сети внутри есть специальное устройство, драйвер, который включает выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный, трансформатор, чтобы снизить очень высокое входящее напряжение, а также, возможно, стабилизационный компонент, чтобы уменьшить колебания тока.

Большинство современных светодиодных ламп, которые предназначены для домашнего использования и промышленности предназначены для напряжения питания 110-220 Вольт. Это достигается путем объединения нескольких чипов, как сказано выше. За остальное понижение напряжения и получение постоянного тока отвечает драйвер, встроенный в каждую лампу.

Но если у такой лампочки нет встроенного драйвера, а вы хотите запустить ее от обычной сети, вам потребуется внешнее устройство, которое будет выполнять те же функции, обеспечит нужное напряжение светодиодных ламп и выпрямит ток светодиодной лампы.

Стандартные настенные адаптеры, рассчитанные для другого оборудования, не подойдут, они не спалят светодиоды, но использовать их не рекомендуется. Они могут вызвать мерцание из-за неправильной светодиодной нагрузки, а также сокращают срок службы лампы. Поэтому нужно использовать драйверы, разработанные только для вашего вида ламп.

В последнее время появились светодиоды, работающие от переменного напряжения. Но так как светодиоды пропускают ток только в одну сторону, по своей природе они все равно остались устройствами, работающими на постоянном токе. В них одна честь диода светится при положительном токе, вторая при отрицательном цикле. Таким образом, мы получаем однородное свечение. Но для таких ламп тоже нужен драйвер, если они не приспособлены для работы от 220 вольт.

Ток светодиодных ламп

Потребление лампой электричества тоже зависит от тока и пропускаемого напряжения. Сила тока, с которой может работать лампа обычно указана на упаковке. Это может быть от 10-100 мА. Если же не указано и вам нужно знать этот параметр, его очень просто рассчитать по формуле:

I=(Р/U)*1000

Выводы

В этой статье мы рассмотрели что такое напряжение светодиодных ламп, а также как влияет сила тока на их работу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Срок службы светодиодных ламп и светильников: реалии и сказки производителей

Сегодня в магазинах можно увидеть много осветительных приборов на основе светодиодов с заявленным сроком службы в 30, 50 и даже 100 тысяч часов. Это означает, что в режиме непрерывной работы led лампы должны бесперебойно светить не менее 3,5 лет, а в домашних условиях их должно хватить на несколько десятилетий. К сожалению, в преобладающем большинстве реальный срок службы светодиодных ламп не соответствует указанному на упаковке. Почему так происходит, и насколько нас обманывают производители? Попробуем разобраться в этом вопросе.

То, что обещает производитель

Популяризация светодиодных источников света поспособствовала появлению на российском рынке сразу нескольких десятков торговых марок, основным продуктом которых являются светодиодные лампы. Естественно это привело к резкому росту конкуренции. В ход пошли самые разные способы, позволяющие компаниям удержаться на плаву. Наиболее эффективным оказался метод «Встречают по одёжке…», суть которого состоит в том, чтобы предложить покупателю товар с многообещающей этикеткой за небольшие деньги. В результате светодиодные лампы подешевели, что послужило стимулом для многих россиян. Вот только о второй части пословицы «…а провожают по уму» мало кто задумывался, пока не столкнулся с первой неисправностью. Так где же обещанные 30 тыс. часов безотказной работы? К сожалению, они остались только на упаковке без каких-либо гарантий на возврат или обмен в магазине. Пока ситуация с «нечестными производителями» никак не контролируется Роспотребнадзором, потребитель обязан сам научиться выбирать светодиодную продукцию хорошего качества.

Чтобы наглядно продемонстрировать несоответствие заявленных и реальных технических характеристик светодиодной лампы, приведём один пример. В качестве исследуемого образца возьмём китайскую лампочку ASD- 11 Вт-4000К-Е27. Ниже приведены сначала заявленные параметры, а затем фактически измеренные:

мощность потребления: 1 – 11 Вт; 2 – 8,8 Вт;
световой поток: 1 – 900 лм; 2 – 815 лм;
срок службы: 1 – 30 тыс.ч.; 2 – как повезёт.

Завышенную мощность и световой поток можно отметить и в светодиодных лампах Онлайт, теоретический срок службы которых 30 тыс. часов, а реальная гарантия – всего 1 год. Кстати, это не самые худшие светодиодные лампы, так как имеют встроенный токовый драйвер. В лампочках серии «Эра эконом» в красной упаковке нет даже драйвера, о чём свидетельствует сильное мерцание во время работы и малый вес изделия. Таким нехитрым способом «Эра» вступила в борьбу с конкурентами за долю рынка.

Конечно, неопытный покупатель сделает выбор в пользу лампочки с лучшими характеристиками из одной ценовой категории. Выходит, что даже первоначально зарекомендовавшие себя с хорошей стороны торговые марки вынуждены идти на подобные хитрости, чтобы оставаться конкурентоспособными.

Эффективный и полный срок службы

На каждый стандартный тип светодиодов существует техническая документация (datasheet), где приводится графическая зависимость относительного светового потока (%) от времени работы (ч) при определенной температуре окружающей среды.Примечательно, что данные приводятся только для первых 3000 часов эксплуатации, в течение которых яркость падает как минимум на 5%, а далее зависимость имеет линейный характер. На самом деле кривая имеет больший наклон за счет неидеальных условий эксплуатации. Причём постепенная потеря яркости никак не отображается в технических характеристиках лампочек.

Производителям led ламп и led светильников гораздо выгоднее указывать в спецификации к изделию полный срок службы светодиода, приятно удивляя покупателя числом с четырьмя нулями. На самом деле более корректно указывать эффективный срок службы светодиодных светильников и ламп в соответствии со стандартом IES LM-80 (методы измерений светового потока led источников света). В соответствии с п.3.6 IES LM-80 эффективный срок службы – это время, в течение которого световой поток снизится до 50% или 70% от начального значения и обозначается L50 и L70 соответственно. Кроме этого, на эффективный срок эксплуатации влияет время, за которое выйдет из строя половина светильников по причине:

низкой светоотдачи В50;
неисправности в электрической цепи F50.

Поэтому полный срок службы – это не более чем теоретический расчёт, предоставленный производителем светодиодов, и к готовым осветительным приборам этот показатель никакого отношения не имеет. Вся светодиодная продукция: лампы, светильники, ленты – это сложная электромеханическая система, состоящая из несколько взаимосвязанных блоков:

светодиодов;
печатной платы;
источника питания;
оптики;
теплоотвода;
корпуса;
соединительных проводов.

Перечисленные элементы системы оказывают непосредственное влияние на продолжительность её работы. Сбой в работе одной составляющей спровоцирует поломку всей системы. Это правило касается и UV led-ламп для сушки ногтей. УФ-диоды обладают такими же свойствами, как и обычные светодиоды. Поэтому срок службы светодиодной УФ-лампы для полимеризации геля также зависит от качества применённых деталей.

Реалии

Непродуманная конструкция – это только первая составляющая, влияющая на продолжительность жизни лампочки. Вторая начинает активно проявлять себя после того, как светильник или лампа попадает в условия эксплуатации, не предусмотренные в спецификации на изделие.

Первое препятствие – это нестабильное напряжение питающей сети. Частые просадки и скачки напряжения негативно влияют на работу драйвера. Поэтому выбирать нужно лампочки с широким диапазоном питающего напряжения. Например, led лампа Онлайт обеспечивает стабильный световой поток независимо от перепадов в сети (176-264В).

Второе – отсутствие естественного теплообмена (конвекции воздуха). Данное препятствие проявляется при установке светодиодных ламп в настенные и потолочные светильники закрытого типа. Слабой конвекцией также обладают светильники, открытая часть которых направлена вниз, а цокольная – не имеет отверстий. В частности, в инструкции по эксплуатации led-лампы TM Feron сказано: «не рекомендуется использовать осветительный прибор в полностью закрытых светильниках, а также в местах с отсутствием конвекции воздуха. Это приведёт к перегреву корпуса и сокращению срока службы светодиодов». Для примера, на фото показан правильный спот-светильник с отверстиями в корпусе, обеспечивающими естественный отвод тёплого воздуха. Третье – эксплуатация в окружающей среде с предельно допустимой температурой. Чересчур низкая температура может оказаться вредной для деталей драйвера. Электрические параметры конденсаторов, транзисторов и прочих элементов изменяются, снижая срок службы изделия в целом. Но больше вреда приносит повышенная температура окружающей среды, препятствуя естественному охлаждению корпуса.

Для большинства китайских лампочек точные значения относительной влажности воздуха указываются только в пункте «Хранение, транспортировка» — не более 80%. Использование светодиодных ламп при больших значениях влажности приведёт к окислению печатных проводников, а затем, к обрыву или закорачиванию участка электрической цепи. В большинстве случаев изготовители ограничиваются указаниями по применению:

для интерьерного освещения;
при наружном освещении устанавливать в светильники с IP54 и выше.

Скупой платит дважды

В целях экономии многие россияне предпочитают покупать светодиодную продукцию мелким оптом на AliExpress, ориентируясь на оставленные там положительные отзывы. На самом деле большая часть этих отзывов создана в течение первых дней с момента покупки. Но, когда спустя несколько месяцев лампочка перестаёт светить, желания писать отзыв уже нет. Короткий срок службы лампочек с AliExpress объясняется отсутствием радиатора, токового драйвера и крайне низким качеством сборки.

Также следует обращать внимание на длительность гарантийного срока. Гарантия на самые дешёвые светодиодные лампы исчисляется месяцами, так как после года эксплуатации большой процент таких ламп выходит из строя (ASD, SmartBuy). В случае с led лампами высокого качества производитель готов выполнять гарантийные обязательства в течение 3-5 лет (Feron, Osram).

В очередной раз хочется отметить, что дешёвые светодиодные лампы и светильники при активном использовании лишь в редких случаях работают более двух лет. Но даже в этом случае их параметры не совпадают с заявленными, а сами лампы могут приносить вред здоровью.

Как выбрать светодиодную лампу? Параметры, о которых вы вряд ли слышали.

В этой публикации, я раскрою вам секреты маркировки светодиодных ламп.

Лампа, это сложный источник света, имеющий множество характеристик, в которых я помогу вам разобраться.

Начнем с характеристик, на которые мы первым делом обращаем внимание при выборе:

Напряжение в сети 220 вольт. Если лампа стандартная, то здесь вопросов не возникает. Если же лампа предназначена для небольших точечных светильников, напряжение её будет 12 вольт.

Форма колбы, так же как и цоколь, зависит от параметров светильника.

Мощность . На моих примерах, на 1 и 2 лампе, это 13 Вт. Мощность — это потребляемая величина и при одинаковых показателях лампы излучают свет по-разному.

Обратимся к следующему параметру — световой поток . На первой лампе 1150, а на второй 1040. Чем больше световой поток, тем ярче свет.

Следующая характеристика — цветовая температура . То есть, цвет свечения лампы. Этот параметр измеряется в Кельвинах.

Жёлтый свет — от 2.700 до 3000 кельвинов.
Белый свет — около 4000 кельвинов.
Голубой, дневной свет — более 6000 кельвинов.

Индекс цветопередачи . Он влияет на восприятие. То есть, показывает степень искажения цвета. Не путаем его с цветовой температурой. За эталон цветовой передачи, привыкли принимать солнечный свет. Он равняется 100. Если это лампа накаливания — то индекс будет 90, а у светодиодных ламп этот показатель более 80. На коробке изготовителя такой параметр обозначается - Ra.

Пульсация . Это здоровье ваших глаз. Выбирайте лампы с отсутствием пульсации, либо с наименьшим показателем.

Угол светового потока . У стандартных светодиодных ламп этот показатель около 250 градусов. Это объясняется расположением светодиодов в плоскости.

Максимальный угол светового потока достигается у филаментных светодиодных ламп - 360 градусов.

Срок службы . В нашем случае 25-30 тысяч часов. Это характеристика определяется качеством сборки лампы. Срок указывается при учете использовании лампы около 3 часов в день.

Стоит обратить внимание на качество радиатора . Он изготавливается из пластика, алюминия или керамики. Радиатор необходим для отведения тепла при работе лампы. Лучшим вариантом считается алюминиевый или керамический радиатор с рёбрами.

Изготовитель . Большинство ламп производятся в Китае, но качество сборки и комплектующие различаются. Не делайте выбор в пользу подозрительно дешевой лампы.

На этом, у меня все. Информацию предоставил канал электрика-юг . Надеюсь публикация была полезной для вас.

Читайте также: