Эксплуатация светодиодных источников света

Эксплуатация светодиодных источников света

Светодиодные лампы сегодня быстро вытесняют люминесцентные, также, как прежде люминесцентные вытесняли лампы накаливания. Это происходит благодаря отношению: световой поток/потребляемая мощность, которое последовательно растет в этом ряду.

Светодиодные лампы имеют множество преимуществ: например, не содержат ртуть, подсоединяются через стандартный цоколь E27. Но, как и каждый вид техники, имеют свои эксплуатационные трудности.

Покупатели часто спрашивают: чем отличаются светодиодные лампы от энергосберегающих? Можно ответить очень точно: они самые энергосберегающие из всех остальных.

Устройство светодиодной лампы на 220 вольт

Рассмотрим устройство светодиодных ламп. Основой в ней является светодиод – полупроводниковый прибор с квантовым преобразованием электроэнергии в свет, энергетический КПД которого достигает 15%. Это один из наиболее высоких показателей для современных источников света. Излучающий кристалл помещается в пластиковый рассеиватель и, возможно, снабжается люминофором для получения необходимых световых характеристик.

Устройство лед-лампы

Белые яркие и сверхъяркие светодиоды используют фиолетовые или ультрафиолетовые излучающие полупроводниковые кристаллы, спектр излучения которых смещается и смешивается при помощи люминофорных преобразователей таким образом, что образуется белый свет с цветовой температурой 2500-6000К.

Люминофор поглощает один фотон с высокой энергией и излучает большее число фотонов с меньшей энергией, но при этом световой поток только возрастает, а вредного ультрафиолета в спектре практически не остается. Аналогично работает люминесцентная трубка, но светодиоды не содержат опасной ртути или других токсичных веществ.

Однако, одиночный светодиод имеет небольшую площадь и мощность. Поэтому осветительные приборы на их основе используют матрицы и всевозможные рассеиватели для получения большой светоизлучающей поверхности. Матрица – это просто печатная плата, на которой равномерно распределена группа из нескольких светодиодов.

Пример подключения светодиодных ламп

Светодиод (белый) питается напряжением постоянного тока, которое лежит в пределах 3–4 В, при токе в 10–30 мА (оптимальный ток указан в даташите на светодиод). В электросети имеется 220 В переменного тока. Поэтому используются преобразователи. На практике используют два подхода:

  1. Ограничение напряжения конденсатором и выпрямление (дешевые китайские лампочки).
  2. Выпрямление 220 В и использование драйвера (импульсный стабилизатор тока, электронная часть которого выполняется в чипе).

Первый способ использует тот факт, что на реактивном сопротивлении (емкостном) тепло не рассеивается. Конденсатор «срезает» лишнее напряжение, оставаясь чуть теплым, а остальное идет на мостик выпрямителя. Светодиоды включаются последовательными цепочками параллельно.

Драйвер для диодных лампВ каждую цепочку включен токоограничивающий резистор, чтобы не было разброса в яркости между разными цепочками светодиодов. Последовательно соединяют по 3 диода и резистор. На такую цепочку можно подать 12 В. Параллельно соединенные цепочки образуют всю матрицу.

При этом свечение лампы повторяет сетевое напряжение и скачет вместе с ним. Благодаря малому потребляемому току происходят эффекты, о которых еще будет сказано.

Второй способ использует периодическое, на повышенной частоте, запасание энергии в магнитном поле дросселя и отдачу ее во вторичные цепи на более низком напряжении. Этот способ более совершенный. Микросхема драйвера обеспечивает:

  • мягкий пуск;
  • большую «подушку» для скачков сетевого напряжения: ~150–270 В;
  • высокий КПД преобразования;
  • жесткую стабилизацию тока через светодиоды.

Дополнительная функция в некоторых лампах: диммирование – регулировка яркости в полном диапазоне. Самое главное, что должен обеспечить драйвер, – это стабильность тока. Она обеспечивает светодиодам огромный срок службы и комфортный свет (без мерцания). Такие лампы стоят в два-три раза дороже «дешевых китайских».

Подробнее о диодных лампах можно почитать здесь.

Свечение и мерцание ламп

О мерцании при скачках напряжения уже говорилось выше. Есть еще один досадный эффект у дешевых ламп: они слабо мерцают при наличии подсветки в выключателе. Почему светодиодная лампа светится после выключения?

Выключатель с подсветкойПри выключенном выключателе обычно работает ночная подсветка. Современные устройства подсветки тоже делают на светодиодах, и протекающего через них тока хватает, чтобы тускло светить, особенно в ночной темноте.

Это внушает беспокойство многим потребителям: вдруг лампа неисправна и это может быть опасно? Ничего страшного в этом нет, но может возникнуть дискомфорт, что тоже является немалым недостатком, досаждающим на отдыхе.

Лампы с драйвером лишены такого недостатка полностью. Для включения лампы с драйвером нужно достичь порогового напряжения не меньше 120–150 В. Наличие подсветки обеспечит лишь несколько вольт на мостике перед драйвером и он не запустится.

Нагрев светодиодной лампы

Выше уже отмечалось, что светодиодная лампа очень экономична. Ее потребляемая мощность ограничена единицами-десятком ватт. Но иногда при ее работе появляется запах нагретого пластика. Потребители спрашивают: греются ли светодиодные лампы? И продавцы это отрицают. Такие источники света греются лишь в той мере, какую определяет их энергетический КПД.

Светодиодная лампаНормальная температура светодиодных ламп не должна превышать 50 градусов Цельсия. Если допустить, что мощность лампы 10 Вт, то в тепло преобразуется около 8.5 Вт. Для рассеяния этого тепла может быть использован цоколь или задняя часть, это место может иметь повышенный нагрев, но он не является признаком неисправности. Светодиодные лампы и светильники являются наиболее пожаробезопасными источниками света.

Лампы с датчиком движения

Для большей экономии энергии может использоваться диодная лампа с датчиком движения:

Датчик движения

Датчик движения состоит из сетки инфракрасных дифракционных решеток (линз Френеля), которые направлены на два пироэлектрических датчика, так, что каждый датчик «видит» свою линзу.

При движении теплого предмета в угле обзора сетки между датчиками возникает разница сигналов и это воспринимается как сигнал движения. Поскольку датчик движения очень избирателен по спектру излучения, то видимый свет не создает ему никаких помех.

Лампы с датчиком движения включаются, когда кто-то идет под ними и выключаются в отсутствии движения (с некоторой задержкой). Их удобно ставить в переходах, на крыльце, перед входом. Угол «обзора» линз датчика составляет 120–170 градусов.

Конечно, можно использовать и отдельные датчики движения, это даже позволит добавить много новых функций, но потребуется вспомогательный контроллер и коммутирующие элементы: твердотельные реле, транзисторные ключи и т. п. Подробнее о датчиках движения смотрите тут.