На рынке представлено множество типов светодиодного оборудования для различных целей и в разной ценовой категории. Например, бюджетные модификации отличаются не столько по используемым светодиодам, сколько по типу источника питания.
Работа светодиодов обеспечивается за счет подачи постоянного напряжения, а для бытовых электросетей характерен переменный ток. Качество преобразования напрямую влияет на работоспособность ламп, а также на работу светодиодных элементов.
Можно ли избежать преждевременной поломки светодиодных осветительных приборов?
Постараемся ответить на этот вопрос. Информация относится к светодиодному оборудованию любого типа.
Светодиоды могут питаться:
- от гасящего конденсатора;
- драйвера импульсного типа.
Гасящий конденсатор
Бюджетные модификации устройств питаются от гасящего конденсатора. Работа обеспечивается за счет реактивного сопротивления. Если говорить более просто, то конструкция конденсатора в сетях переменного электричества выполняет функцию резистора.
С учетом аналогии с резистором, стоит принять во внимание минусы (те же, что характерны для резистора):
- нестабильное напряжение/ток;
- входное напряжение с учетом прироста (при увеличении напряжения в светодиодах и происходит повышение тока).
Перечисленные недочеты связаны друг с другом. В сетях электричества советского образца, особенно в сельской местности, часто фиксируются перепады напряжения. При падении ниже 220 Вольт лампы, созданные по данной схеме, будут служить дольше. Это связано с тем, что светодиоды будут пропускать более низкий ток.
Схема светодиодной конструкции
Если напряжение превысит номинальное значение (к примеру, до 240 Вольт), лампа будет подвержена перегоранию. Это связано с возрастанием тока, проходящего по светодиодам.
Не менее опасны резкие перепады напряжения, которые появляются вследствие коммутации приборов с высокой мощностью.Каждому из нас знакомо моргание света при работе пылесоса или телевизора. Это и называется импульсными перепадами. Такие же скачки возникают в грозу, при аварийных ситуациях, технических сбоях.
Импульсный драйвер
Такой тип питания применяется в дорогостоящем световом оборудовании. Драйверы отвечают за стабилизацию напряжения.Справка! Для нормальной работы светодиодов необходим, в первую очередь, стабильный ток, а показатель напряжения играет второстепенную роль. Драйвер выполняет функцию подачи тока.
Его ключевые параметры определяются двумя значениями:
- мощностью;
- силой тока на выходе.
Стабилизация осуществляется под воздействием цепей обратной связи. Драйверы могут быть двух типов:
- бестрансформаторные (без гальванической развязки);
- трансформаторные (оснащенные гальванической развязкой).
Гальваническая развязка представляет собой систему, препятствующую непосредственному электрическому контакту между электрическими цепями (первичной и вторичной). Для ее построения используется принцип электромагнитной индукции. Также конструкция обладает оптоэлектронными устройствами. На элементе питания развязки есть трансформатор.
Схема конструкции (220 Вольт)
Как правило, для их построения применяется интегральная микросхема, в которую встроен силовой транзистор. Корпуса могут иметь различное оформление. Так, корпус ТО92 применяется для транзисторов с низкой мощностью и прочих ИМС (интегральных линейных стабилизаторов по типу L7805). Есть также и восьминогие образцы, устанавливаются поверхностно (например, модификация SOIC8).
На работе драйверов такого типа не сказываются падения или скачки напряжения. Но вот импульсные перепады могут спровоцировать выход из строя диодного моста (для бестрансформаторных драйверов), 220 Вольт может попасть на выход платы.
Повышенное напряжение может спровоцировать повреждение одного светодиода, пользователи фиксируют такую проблему довольно часто. Это связано с тем, что светодиоды осветительных приборов, как правило, имеют последовательное соединение, поэтому при сгорании одного происходит разрыв всей цепи, но на остальные элементы повреждения не распространяются.
Еще один сценарий – выгорание предохранителя либо дорожки платы.
Методы защиты светодиодного оборудования
Существуют различные методы для защиты электрических приспособлений. Все они могут использоваться для светодиодного освещения. Выбирать конкретный способ нужно с учетом особенностей помещения, количества светильников, целевого назначения:
- Стабилизатор. Считается наиболее затратным способом, но для защиты потолочного освещения применять его неудобно. Стабилизатор напряжения, подключаемый к сети, может применяться в качестве универсальной защиты всех приборов в помещении. С учетом конструктивных особенностей, стабилизаторы могут быть релейными, электромеханическими, электронными. Их особенности лучше рассматривать в отдельной статье.
- Варисторы. Устройство, функция которого заключается в ограничении перепадов напряжения. Подходит как для отдельных приборов, так и для всех установок в доме.
- Гасящий конденсатор для последовательного включения. Обеспечивает ограничение тока лампы (расчет осуществляется с учетом мощности прибора). Данный способ нельзя считать полноценной защитой, поскольку он применяется для снижения мощности самого светильника, что позволяет минимизировать отрицательное воздействие на прибор при повышенном электрическом напряжении.
Защита бытовой техники с помощью варисторов
Действие варистора заключается в ограничении напряжения, он работает по принципу газового разряда. Это полупроводниковая конструкция переменного сопротивления. Если на выводах показатель напряжения достигает отметки, при котором срабатывает прибор, то сопротивление на нем падает с нескольких тысяч мегаОм до десятков Ом. Затем он начинает пропускать через себя ток.
Для соединения с цепью используется параллельное подключение, за счет чего и реализуется защита электроприборов и освещения.
Значения:
- Un — обозначение классификационного напряжения, необходимого для активации пропускной способности тока (1 мА);
- Um — отметка рабочего переменного напряжения (max) (среднеквадратичного);
- Um= — допустимая отметка постоянного напряжения (max);
- Ipp — максимальное значение импульсного тока, для которого продолжительность нарастания и импульса находятся в соотношении 8/20 мкс;
- Р — номинальное значение средней рассеиваемой мощности (той, которую прибор способен рассеять на протяжении срока эксплуатации при условии сохранения допустимых параметров);
- W — показатель поглощаемой энергии (Дж) в случае воздействия одиночного импульса (max);
- Со — емкость, полученная в закрытом положении (в рабочем режиме на эту величину влияет приложенное напряжение, а в случае прохождения большого тока она встает на 0).
С целью повышения мощности изготовители повышают размер конструкции и оснащают ее более габаритными выходами. Они выполняют функцию радиатора, отвечают за отвод производимой электроэнергии.
Для электросетей отечественного образца рекомендуется использовать варистор с более высокой мощностью, чем мощность амплитудного напряжения (310 Вольт). Таким образом, требуемое классификационное напряжение аппарата должно находиться в диапазоне от 380 до 430 Вольт.
Хорошим примером является модификация TVR 20 431. Установка варистора с меньшим напряжением может спровоцировать ложные сигналы при несущественных повышенных отметках электрического напряжения, а с большим – существенно снизит эффективность защиты.
Устройства можно устанавливать на вводе в здание, чтобы защитить все электрические приборы от перегорания. Для таких целей рекомендуется выбирать варисторы модульного типа (УЗИП).
Схема
Схемы с дифавтоматом для защиты от повышенных значений на одном или нескольких проводах также заслуживают внимания.
Если требуется защита для одного светового прибора, варистор подключают параллельно.
Его можно вмонтировать в корпус светильника, а также разместить на поверхности питающей проводки. Модификации, питающиеся от розетки, могут располагаться в розетке.
Примечание. Вместо варистора может быть использован супрессор.
Готовые решения для защиты светодиодов
Рассмотрим устройство, изготовленное компанией LittleFuse. Оно обеспечивает защиту от импульсных перепадов и широко применяется для светодиодных приборов. Степень защиты составляет до 20 кВ. С учетом конструктивных особенностей может устанавливаться параллельно либо последовательно.
В продаже есть устройства, отличающиеся по параметрам предельного напряжения срабатывания и пикового тока.
Данное устройство позволяет сохранить работоспособность лампы при условии импульсов напряжения. Подключать его нужно параллельно относительно цепочки освещения, вслед за выключателем. Кроме того, приспособление служит для предотвращения мигания светодиодных приборов, для которых используются выключатели с функцией подсветки.
Устройство оснащено встроенным конденсатором, который и выполняет основную функцию. Он пропускает ток выключателей с подсветкой, а также снижает колебания напряжения.Аналогичное приспособление представлено в каталоге компании Гранит (БЗ-300-Л). Буква Л свидетельствует о том, что устройство предназначено для защиты световых приборов (как светодиодных, так и энергосберегающих).
Конструкция состоит из трех элементов:
- варистора;
- резистора;
- конденсатора.
Воспроизвести данную схему довольно просто.
Свести риск перегорания световых приборов светодиодного типа к нулю практически невозможно. Но продлить срок службы лампочек и светильников вполне реально. Для этого нужно обеспечить защиту от перепадов напряжения. Вы можете создать механизм самостоятельно либо купить готовое устройство.
