Рис 1. Осцилограмма напряжения сети 230В и осцилограмма потребления светодиода
Блоки питания бывают разные, имеют различные характеристики и их стоимость зависит от количества примененных в них компонентов.
В эпоху, когда большинство покупателей любят золото по цене меди большинство приобретаемых ламп, имеет самую простую топологию.
Рис 2. Драйвер RC, стабильно может работать на токах до 20-30 мА, и мощности до 3 Вт. Пульсации более 100%, Pf <0,1.
Данные блоки гарантируют пульсации светового потока, и создают импульсные помехи в сеть. Данная схема имеет низкий коэффициент мощности, и для улучшения качества отбора электроэнергии применяют схемы активных и пассивных корректоров мощности.
Низкий коэффициент мощности получается в связи с тем, что ток из сети забирается только в период заряда конденсатора этой схемы время забора тока обозначено штриховкой, в остальные периоды времени ток из сети не потребляется. См рис 2.1
Основной принцип построения RC преобразователя – подбор выходного напряжения под потребляемое суммарное напряжение светодиодами, при этом лишнее напряжение гасится на греющемся резисторе. Наличие снижающего скачки резистора снижает КПД схемы и уменьшает светоотдачу, но в то же время обеспечивает постоянный ток светододов.
Большинство дешевых светодиодных ламп имеют чуть более сложную схему:
Рис 3. Схема RC драйвера с линейным стабилизатором тока.
Наличие данного стабилизатора тока обеспечивает отсутствие пульсации на выходе, так же на входе установлен предохранитель, чтобы лампа не взорвалась при прилете на вход импульсной помехи или повышенного напряжения.
Проблемой эксплуатации такого ряда драйверов является тепловая нагрузка микросхемы линейного стабилизатора тока (показан красным). Так как вся лишняя для светодиодов энергия просто гасится на данном компоненте срок жизни всего устройства в большинстве случаев ограничен температурой эксплуатации этой микросхемы. Нагреваясь сам, данный элемент нагревает и конденсатор. Обеспечить мало мальки долгий режим работы таких устройств можно применяя высоковольтные конденсаторы (400- 600V) с повышенной температурой эксплуатации.
Разобраться в конденсаторах поможет этот пост о конденсаторах
В качестве самого дельного совета при покупке простых ламп будет – не покупать мощные лампы в миниатюрном корпусе. Например, в колбе А60 нормально рассеивается не более 8,5 Вт потребляемой мощности. При этом при таких мощностях важна именно площадь корпуса лампы, а не материалы их которых данный корпус сделан.
Если Вы хотите починить такую лампу необходимо выпаять стабилизатор и на какое-то время лампа продолжит работать.
Согласно российским стандартам RC блоки нельзя эксплуатировать для мощности более 5 Вт. см постановление от 24 декабря 2020 года N 2255 ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Об утверждении требований к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения.
Характеристика
Требования
Общий индекс цветопередачи
не менее 80
Коэффициент мощности
для ламп с номинальной мощностью:
не более 5 Вт - не нормируется;
более 5 Вт, но не более 10 Вт - не менее 0,5;
более 10 Вт, но не более 25 Вт - не менее 0,7;
более 25 Вт - не менее 0,9
Коэффициент пульсации светового потока
не более 10 процентов.
Более продвинутыми и более дорогими являются решения с импульсными преобразователями напряжения, которые не рассеивают пиковую мощность на себе, а способны ее накапливать и отдавать.
Для реализации активного корректора мощности применяют ШИМ контроллеры.
ШИМ или PWM (широтно-импульсная модуляция, по-английски pulse-width modulation) – это способ управления подачей мощности к нагрузке. Управление заключается в изменении длительности импульса при постоянной частоте следования импульсов.
Применяют как один контроллер в схеме для коррекции мощности, так и два – второй стабилизирует ток или один контроллер с линейным стабилизатором тока, который убирает помеху в 100 Гц. Применение только одного ШИМ контроллера без линейного преобразователя или второго ШИМ приводит к пульсациям.
Рис 4. Структурная блок схема силовой части драйвера с ККМ ( корректором коэффициента мощности).
Остается большой вопрос как это сделать надежно и дешево.
Структурно разные типы драйверов можно представить в виде таблицы.
Рассмотрим несколько типов драйверов которые можно встретить в описании товара.
Параметр
IC ( драйвер с активным корректором мощности, реализованный с помощью ШИП преобразования)
CC(Linear IC) constant current (не импульсный драйвер, рассеивает лишнюю энергию на себе, стабилизатор тока построенный на стабилизаторе напряжения в цепи с резистором)
RC
Диапазон напряжений питания
170-270 В
210-240 В
Согласно применяемым компонентам
Защита светодиодов от перепадов напряжения
Да, желательно применение варистора.
Нет защиты, взрывается при повышенных напряжениях. Не допустимы без варисторов.
Нет, способен взрываться при импульсных помехах.
Пульсации
Нет
Потенциально можно сделать менее 1 % (зависит от правильности подобранного конденсатора) для диапазона более 220, при просадке напряжения в сети гарантированы пульсации светового потока, падение яркости, уменьшение коэффициента мощности
Зависит от того есть ли на выходе линейный стабилизатор с конденсатором или нет.
Сохранение светового потока при напряжении питания ниже номинального
Да
Нет
Нет
Срок службы ламп (косвенно
Высокий
Согласно применяемым компонентам, срок жизни ограничивает качество конденсатора, 3000 часов при повышенных температурах, 10000 часов при сверх надежных компонентах.
Низкий
Вероятность преждевременного выхода из строя (косвенно)
Низкий
Согласно применяемым компонентам
Высокий
Стоимость
Высокий
Согласно применяемым компонентам
Низкий
.
Более подробно об импульсных помехах