Оглавление
Анализ причины перегорания филаментной лампы
Чтобы не отставать от технического прогресса при появлении на рынке филаментных ламп приобрел двенадцать таких лампочек с цоколем Е14 мощностью 6 Вт для двух люстр.
Лампы красиво смотрелись в люстре и хорошо освещали помещение, но через год эксплуатации одна из них ярко вспыхнула и перестала светить. Решил выяснить, в чем причина отказа.
Попытка отделить цоколь от колбы лампы не увенчалась успехом. Клей-компаунд скрепил цоколь с колбой намертво. Пришлось применить разрушающий метод разборки с помощью тисков.
Для извлечения драйвера из цоколя пришлось, вращая его сжимать по немного тоже в тисках. Компаунд и остатки стекла колбы при этом крошились.
В результате удалось извлечь из лампы филаменты и драйвер без их повреждения. На фотографии показано как выглядит филаментная лампа без колбы и цоколя.
При осмотре драйвера сразу бросилось в глаза, что рядом с токоограничивающим конденсатором резистор был покрыт слоем копоти, что свидетельствовало о сгорании одной из деталей. Проверка резистора показала его исправность. Следовательно, вышел из строя конденсатор.
На противоположной стороне печатной платы драйвера был распаян только мостовой выпрямитель и нанесена маркировка для подключения. показала, что все диоды исправны.
Электрическая схема филаментной лампы
Для дальнейшего анализа причины отказа с печатной платы драйвера срисовал электрическую принципиальную схему филаментной лампы. Как видно из схемы, она практически не отличается от , собранной на обыкновенных светодиодах с токоограничивающим конденсатором.
Ток стабилизируется с помощью конденсатора С1, выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и далее поступает на филаменты HL1-HL6, соединенные последовательно двумя параллельными группами по три. Резисторы служат для разряда конденсаторов после выключения лампы. С2 сглаживает пульсации.
Достоинством этой схемы драйвера является простота, позволяющая поместить его даже в цоколь Е14, высокий КПД и практически отсутствие выделения тепла. Недостатком является большой светового потока, что исключает использование ламп с таким драйвером для освещения рабочих мест с напряженным трудом.
Если необходима филаментная лампа с малым коэффициентом пульсаций, то нужно приобретать с драйвером на микросхеме. На фото классическая схема такого драйвера, но он больше по размерам, поэтому устанавливается только в филаментные лампы с цоколь Е27.
Проверка филаментов лампы
Для проверки филаментов необходимо на их выводы подать напряжение постоянного тока не менее 60 В. Поэтому мультиметром, который выдает в режиме измерения сопротивления напряжение не более 9 В прозвонить филамент невозможно.
Поэтому для проверки филаментов был использован драйвер, извлеченный из лампы. Конденсатор С1 был в обрыве, поэтому был выпаян и вместо него запаян исправный навесной такой же емкости.
При подаче напряжения на драйвер, засветился только один из шести филаментов, и то участками, что указывало на возможную неисправность всех филаментов лампы.
Для проверки филаментов они были разъединены и проверены по отдельности. Подключались к родному драйверу, последовательно с которым по цепи подачи питающего напряжения был запаян дополнительных конденсатор такой же емкости.
Как и ожидалось, все филаменты оказались неисправными. Один из них засветился, как и ранее, участками, что не позволяло его дальнейшее использование.
Причина перегорания филаментной лампы
Филаментная лампа перегорела из-за электрического пробоя токоограничивающего конденсатора С1. В результате все напряжение питающей сети (220 В) было приложено к выводам светодиодных филаментов и через них потек ток, превышающий допустимый.
Светодиоды от перегрева перегорели, как и сам конденсатор. От него и покрылась копотью печатная плата.
Устойчивость к повреждениям
Традиционные приборы, излучающие свет, не отличаются высокими показателями прочности, поскольку их основу составляют стеклянный корпус и тонкая нить накаливания.
В изготовлении LED-ламп зачастую используют алюминиевые компоненты и высококачественные пластмассы, поэтому риск деформации изделий сводится к минимуму.
Устойчивость к повреждениям светодиодной лампы.
Светодиодное изделие может подвергнуться механическому повреждению в случае заводского брака. Соединения, спаянные с нарушением производственных стандартов, в процессе эксплуатации лампы могут разрушиться, что чревато разрывом цепи. При отсутствии контакта между кристаллом и теплоотводящей подложкой велика вероятность ускоренного износа светодиода.
Соединения, связывающие компоненты LED-лампы, иногда разрушаются в результате увеличения концентрации в пластмассе внутренних механических напряжений. Они обусловлены как производственными дефектами, так и несоблюдением температурных значений, рекомендованных при эксплуатации источников освещения.
Чтобы минимизировать риск поломки светодиодов, изготовители стали добавлять в кристаллы прозрачный силикон. Он позволяет равномерно распределять механические напряжения и укрепить связующие элементы между составляющими LED-лампы.
Преимущества светодиодных ламп
Действительно ли светодиоды настолько эффективны?
Да. Светодиоды или светоизлучающие диоды являются наиболее энергоэффективными источниками света на данный момент. Они могут уменьшить ваши ежемесячные затраты на оплату освещения более чем на 80% по сравнению с лампами накаливания, к которым мы все так привыкли. Если же вы пользуетесь компактными люминесцентными лампами — светодиоды избавят вас почти от половины расходов.
Тем не менее доля освещения в общей сумме затрат на электроэнергию не так уж и велика. Поэтому не следует ожидать, что ваш счет за электричество внезапно уменьшится в пять раз, даже если вы замените все лампы в доме на светодиодные. Бытовая техника — все эти холодильники, посудомоечные и стиральные машины, кондиционеры и обогреватели, чайники и утюги — вот настоящие пожиратели электричества.
Безопасны ли светодиоды для окружающей среды?
Любая человеческая деятельность не обходится без экологических издержек. Все познается в сравнении.
Если сравнивать светодиоды с другими более привычными нам источниками света, то тут светодиодные лампы вне конкуренции. В них нет ртути, которая содержится во всех люминесцентных лампах, в том числе компактных (или так называемых энергосберегающих). И, более того, светодиоды вообще не содержат каких-либо токсичных веществ.
Так что выбрасывая их на свалку, вы не отравляете нашу планету.
Основа светодиода — кремний, а это второй по распространенности в земной коре элемент. Кроме того, на производство светодиодной лампы затрачивается гораздо меньше электроэнергии, чем на производство лампы накаливания или КЛЛ. Таким образом, уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу. Получается, что вы помогаете природе целых два раза — потребляя меньше энергии сами и уменьшая ее количество, необходимое для производства источников света.
И, наконец, еще одно достоинство светодиодной лампы — срок службы. Он ну очень большой. Некоторые производители заявляют о 40000-50000 часов непрерывной работы, но промышленный стандарт составляет на данный момент примерно 25000 часов. Выходит, что светодиодная лампа вполне может вас пережить — если пользоваться ей по три часа каждый день, то выйдет из строя она не раньше чем через 23 года (или около того). На деле, думаю, срок будет не таким впечатляющим, но в любом случае на свалку светодиодные лампы будут отправляться гораздо реже обычных.
С экологичностью все ясно, безопасны ли светодиодные лампы для человека?
Приходилось ли вам выкручивать взорвавшуюся лампу накаливания из патрона? Или что еще хуже, ликвидировать последствия, вызванные разбившейся энергосберегающей лампой, собирая осколки и боясь надышаться парами ртути? Веселого тут мало.
Со светодиодной лампой такого никогда не произойдет. Конечно, ничто не является абсолютно безопасным, но по сравнению с другими источниками света светодиод — просто образец безобидности и дружелюбия.
А свет? Меня беспокоит качество света
Это то, над чем производители основательно поработали и все еще продолжают. Хорошие светодиодные лампы теперь не мерцают и не выдают неприятный холодный свет, в отличие от некоторых люминесцентных ламп. Но посоревноваться в качестве света с привычной нам лампой накаливания — серьезный вызов для светодиодов.
Но к счастью, эта непростая задача решена. По крайней мере, в ассортименте продукции, выпускаемой такими гигантами светодиодного освещения, как Cree и Philips, уже присутствуют лампы с качественным белым светом и значением индекса цветопередачи более 90.
Светодиодная лампа Cree cерии TW c цветовой температурой 2700К и индексом цветопередачи CRI=93
Достоинства светодиодного освещения
Преимущества использования светодиодов при организации освещения:
Продолжительный срок эксплуатации диодных устройств. Теоретически их срок службы может доходить до 50 тыс. часов. Это в десятки раз больше в сравнении с лампами накаливания.
Экономность в потреблении электричества. Светодиодное устройство, являющееся эквивалентом 100-ваттной лампе накаливания, потребляет только 10-12 Вт. Для 40-ваттной лампы накаливания аналогичный показатель диодного конкурента — 4 Вт. В результате экономия достигает 8-10-кратного уровня. Светодиоды экономнее даже люминесцентных лампочек: 10 ватт диодного устройства заменяют 16 ватт люминесцентного.
Еще одно достоинство диодов — количество получаемого света на каждый ватт потраченной энергии. Показатель светодиодов — 100-150 лм на каждый ватт. Галогенные лампочки дают не более 16 лм на ватт, а люминесцентные — до 90 лм.
В диодных устройствах почти вся энергия трансформируется в свет. Это означает, что светодиоды почти не нагреваются, в отличие от ламп накаливания, где значительная часть энергии тратится на тепло.
Возможность выбора нужной цветовой температуры. Для лампочек накаливания доступен только один цвет — желтоватый. Положение можно исправить, только покрасив поверхность лампы. Светодиодные же источники света можно подобрать по температуре. Существуют лампы с теплыми цветами (2,7-3 тыс. кельвинов) и холодными (до 6 тыс.).
Светодиодные лампочки вне конкуренции, когда речь идет о декоративной подсветке, благодаря множеству цветов, используемых в освещении. При желании можно установить практически любой цвет, управляя процессом при помощи контроллера.
Существует возможность регулирования яркости, если использовать специальное устройство — диммер.
Малогабаритность светодиодных ламп позволяет встроить их практически в любой интерьер.
Светодиоды пожаробезопасны. Связано это с небольшим напряжением, требующимся для работы диодов. Лампы не перегреваются, что и обеспечивает их высокую безопасность.
Светильники на диодах стойки к повреждениям механического характера. Их корпуса производят из прочного пластика.
Светодиодное освещение безопасно для глаз.
Внутри лампочек нет каких-либо опасных для человеческого здоровья компонентов (в том числе ртути и фосфора). Даже если светильник будет разбит, никаких токсических испарений не произойдет. В этом диодные источники выгодно отличаются от люминесцентных. Светодиодные лампочки экологически чистые, а потому проблем с их утилизацией не возникает.
LED-устройства отличаются быстрым срабатыванием
Время выхода на максимальную яркость составляет менее одной секунды.
Еще одно важное достоинство — отсутствие ультрафиолетового излучения (в отличие от люминесцентных ламп). Лампы дневного света работают благодаря излучению ультрафиолета в ртутных парах и реакции с люминофором для преобразования в видимый глазу свет
Ультрафиолет в чрезмерных количествах чрезвычайно вреден для здоровья.
ЛЕД-лампочки характеризуются минимальным мерцанием в процессе свечения. В результате освещение ровное и красивое. Чрезмерная пульсация негативно сказывается на самочувствие человека (повышенная утомляемость, головные боли). К тому же, высокая пульсация искажает зрительное восприятие, что чревато неприятными последствиями. К примеру, если частота вращения детали на станке такая же, как и пульсация света, деталь будет казаться неподвижной. Согласно нормативам СНиП, коэффициент пульсации должен находиться в пределах 5-20 % (при работе на компьютере — до 5 %). Определить уровень пульсации можно опытным путем (на коробке такие данные отсутствуют). Нужно посмотреть на включенный диод через монитор смартфона. При наличии полос на экране можно говорить о слишком большой пульсации.
Светодиоды сохраняют функциональность в разных климатических поясах. Они выдерживают температуры от 60 градусов мороза до 60 градусов тепла. Столь высокая температурная устойчивость позволяет использовать диоды для освещения уличных объектов.
В продаже есть светильники, работающие от разных уровней напряжения. В связи с этим нет необходимости в установке трансформаторов.
Угол излучения светового потока можно регулировать в пределах 15-180 градусов.
Устройства на диодах выдерживают скачки напряжения. Это существенное преимущество в сравнении с лампочками накаливания и люминесцентными источниками света (первые перегорают, а вторые — лопаются).
Упаковка и внешний вид светодиодной лампы
Многое о самом товаре говорит упаковка и внешний вид изделия. Чтобы понять, как правильно выбрать светодиодные лампы для дома, нужно разобраться и с этим пунктом. Упаковка обязательно должна содержать исчерпывающую информацию, минимум такую как:
- значение мощности;
- гарантийный срок;
- световой поток лампы;
- страну — изготовителя;
- тип цоколя;
- угол рассеивания;
- информацию о производителе;
- значение цветопередачи и цветовой температуры.
В случае если упаковка содержит лишь некоторые из перечисленных пунктов или не содержит их вовсе, то выбирать такую светодиодную лампу для освещения дома не рекомендуется. Что касается внешнего вида, то перед покупкой желательно достать лампу из упаковки и внимательно рассмотреть. Все видимые элементы лампы должны быть аккуратно смонтированы
В изделиях с прозрачной колбой стоит обратить внимание на расположение и монтаж светодиодов
Важный момент, на который обязательно следует обратить внимание, это радиатор. Бытует мнение, что светодиодные лампы не греются
Однако это не так. Любая современная светодиодная лампа сконструирована с применением мощных сверхярких светодиодов, которые обладают показателем КПД (коэффициента полезного действия) в районе около 40%. Остальная потребляемая энергия выделяется на кристалле полупроводникового элемента в виде тепла. Светодиоды имеют малые размеры и неспособны самостоятельно рассеять все выделяемое тепло. Для отвода тепла от кристалла используется система теплоотвода, без которой кристаллы светодиодов попросту выгорят. По этой причине при выборе светодиодной лампы обязательно нужно обратить внимание на наличие радиатора и его площадь. Стоит отметить, что радиатор с малой площадью поверхности не сможет хорошо рассеивать тепло в помещении с низкой конвекцией.
Достоинства и недостатки светодиодов
Светодиоды – СИД (светоизлучающий диод) или LED – как источники электрического искусственного света обладают множеством достоинств. По сравнению с традиционными лампами накаливания ЛН, в т.ч. и галогенными, они более энергоэффективны. Это подтверждается таким параметром, как светоотдача. Например, светоотдача, т.е. отношение количества света, которое выдает источник света к потребленной мощности у разных источников имеет такие значения, в Лм/Вт:
- у обычных ламп накаливания – от 4-5 до 12-13;
- у галогенных – от 14 до 17-18;
- у люминесцентных – от 45-50 до 70;
- у разрядных металлогалогенных – от 75-80 до 100-105;
- у светодиодов и мощных разрядных натриевых ламп – около 110-115;
- у перспективных светодиодов – около 250-270.
К другим плюсам относятся:
- длительный срок эксплуатации, который больше номинального срока службы ламп накаливания в 10-100 раз;
- к.п.д. значительно больший, чем у других источников света;
- высочайшая надежность обеспечена механической прочностью твердотельного кристалла, пайкой по большим плоскостям контактных площадок, небольшими размерами и массой корпуса приборов и пр.;
- электрическая безопасность – рабочее напряжение не превышает 12-18 В и только некоторые светодиодные изделия питаются от сети 230 В напрямую;
- безопасность для здоровья человека и природы – материалы, используемые в конструкции нейтральны или малоопасны, в то время в других энергоэффективных источниках света – разрядных лампах, люминесцентных трубчатых, компактных, индукционных и т.п. используется ртуть – материал 1-й группы опасности, который имеет свойства накапливаться в организме человека и животных;
- достаточно высокое качество света: разная цветовая температура, точное цветовоспроизведение, малый уровень пульсаций светового потока и т.п.;
- работа в разных климатических условиях: при высокой влажности и запыленности воздуха, при температуре минус 50-60℃;
- мгновенный выход на рабочий режим. Разрядным лампам на это требуется от 30 сек до нескольких минут;
- неограниченное число включений. Люминесцентные источники света имеют от 7-8 до 20-25 тыс. включений;
- высокая стабильность параметров во времени.
Белые светодиоды с трехкомпонентным люминофором имеют в спектре излучения 3-5 спектральных линий, а современные газоразрядные лампы – 2-3. Поэтому светодиоды имеют более высокий коэффициент цветопередачи, чем люминесцентные лампы.
Но и светодиоды имеют свои минусы:
- ограничение по верхней рабочей температуре, не превышающей 80-100℃;
- высокая стоимость, но она компенсируется длительной работой и минимумом техобслуживания.
У некоторых разновидностей светодиодов при производстве обеспечивают нужный оттенок белого света – от супертеплого до очень холодного, или практически любой цвет. Регулируемые светодиоды – RGB-триады, тройки разноцветных кристаллов в одном корпусе, позволяют получить любой белый или цветовой оттенок. В светильниках, лентах и линейках, модулях на светодиодной основе эти возможности еще больше.
КЛЛ
Эта аббревиатура не всем знакома, она расшифровывается как компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Из-за небольшого электропотребления, по сравнению с классическими лампочками накаливания, КЛЛ в народе называют попросту энергосберегающими. Они работают по тому же принципу, что и их длинные трубчатые аналоги, использующиеся в растровых светильниках, повсеместно распространенных в различных офисных и складских помещениях. В основе работы КЛЛ лежит использование паров ртути, которые светятся под воздействием электроэнергии.
Энергопотребление КЛЛ примерно в 5 раз меньше, чем у аналогичных ламп накаливания при том же световом потоке. То есть, спираль накаливания мощностью 100 Вт соответствует энергосберегающей люминесцентной лампе мощностью примерно 20 Вт. Еще одним неоспоримых достоинством энергосберегающей лампочки является продолжительный срок службы — около 10–15 тысяч рабочих часов.
- включается с задержкой (это вызвано тем, что встроенная пусковая схема «прогревает» электроды перед работой);
- обладают специфическим световым потоком, содержащим некоторое количество ультрафиолетового излучения, вредного для зрения и привлекающего насекомых;
- со временем теряют яркость;
- на срок службы энергосберегающей лампы пагубно влияет плохое качество подаваемого электричества, которое зачастую присутствует в домашней электросети;
- эксплуатация в условиях повышенной влажности (например, в ванной) значительно сокращает срок службы люминесцентной лампы.
Также стоит отметить еще один серьезный недостаток люминесцентных ламп — это содержание паров ртути. Именно поэтому энергосберегающие люминесцентные лампы нуждаются в специальной утилизации и требуют особо аккуратного обращения.
Минусы светодиодного освещения
Что касается стоимости светодиодных ламп, то она действительно высока и не всем потребителям до сих пор по карману. Нет, можно, конечно же, купить светодиодную лампу одну, но для того чтобы полностью перейти на светодиодное освещение в доме, потребуется вполне солидная сумма.
Средняя стоимость светодиодных ламп с мощностью в 5 Вт, колеблется в районе 1000 рублей и более. В светильники офисного типа и того больше, от 5000 рублей. Такие деньги не всем по карману, поэтому светодиодные лампы не так популярны сегодня в большей мере из-за их стоимости.
Недостатки светодиодных ламп заключаются также и в гораздо меньших сроках эксплуатации, чем это заявлено производителями. Как показывает практика использования светодиодного освещения, срок эксплуатации светодиодных ламп далеко не 100 000 часов. Светодиоды в лампах имеют одну неприятную особенность, они сгорают не сразу, а «постепенно». Сначала теряется яркость светодиодной лампы, а затем она и вовсе гаснет.
Недостатки светодиодных ламп и в чрезмерно направленном свете, а также в не совсем приятном для человеческого глаза спектре свечения. Не один раз в интернете и СМИ обсуждался данный минус светодиодного освещения. Даже проводились эксперименты на эту тему, где около 80% людей участвовавших в них, негативно отзывались о светодиодном освещении, а точнее жаловались на сильную усталость глаз.
Так же, недостатки светодиодных ламп заключаются и в использовании дорогого оборудования для их работы. Сюда в первую очередь следует отнести источники охлаждения и питания, без которых светодиодная лампа работать будет нестабильно и недолго.
То есть, чтобы подключить светодиодную лампу, нужно купить блок питания к ней. Без него работа светодиодной лампы будет ненадёжна, так как от перепадов напряжения в сети, которые так часто бывают в нашей стране, светодиодные лампы часто выходят из строя.
Как она выглядит
Классическая светодиодная лампа (иногда их называют светодиодный светильник), подобно лампе накаливания, имеет грушевидную форму. Чаще всего её цокольная часть выполнена из белого металлопластика, а колба представляет собой матовую полусферу из пластика. Данный тип LED-ламп выпускается с цоколями Е14 и Е27, которые наиболее востребованы среди населения.
Светодиодная лампочка может иметь любую форму и изготавливаться под любой стандартный цоколь.
- GU5.3 – для потолочных светильников направленного свечения;
- G4 – для люстр и декоративных светильников;
- G13 – для замены линейных люминесцентных ламп.
Более 90% выпускаемых сегодня светодиодных ламп собраны на SMD-светодиодах, которые имеют миниатюрные размеры и при этом обладают высокой светоотдачей. Кроме них в продаже можно увидеть так называемые филаментные лампы, внешне очень напоминающие обычную лампочку накаливания (ЛН). Ещё реже встречаются лампочки, в которых источник света выполнен в виде COB-матрицы, залитой слоем люминофора. Тем не менее в будущем планируется, что именно они перехватят инициативу в сфере производства LED-ламп.
Минимальное мерцание
Степень пульсации света – важнейший параметр при выборе лампы для жилого помещения. Орган зрения человека чувствителен к приборам с высокими показателями мерцания, что провоцирует частые головные боли и бессонницу. Коэффициент пульсации света фиксируется в процентах. Производители расходных материалов для бра и люстр должны соблюдать нормативы, указанные в СНиП 23-05-95 и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.
Мерцание светодиодной лампы.
Показатель мерцания лампы, оснащенной вольфрамовой нитью, достигает диапазона от 15 до 18%. У светодиодных источников освещения он ниже в 4-5 раз, поскольку они оснащены драйверами, подающими к кристаллу электрический ток. Но некоторые поставщики расходных материалов в целях их удешевления ограничиваются тривиальными микросхемами. Низкопробные изделия, позиционируемые как LED-лампы, обладают коэффициентом пульсации света в 40%, что в 2 раза превышает допустимые значения.
Экономичность
Одно из приоритетных преимуществ LED-элементов – это минимизация расходов на оплату электроэнергии. Степень мощности светодиодов ниже, чем у ламп накаливания, поэтому один полупроводниковый элемент в 8-10 Вт функционально эквивалентен аналогу на 60 Вт с «вольфрамовой нитью». Модели с электронно-дырочным переходом экономичнее люминесцентных источников освещения, поскольку их показатели мощности достигают 15-16 Вт.
Показетели мощности ламп.
В попытках минимизировать расходы на оплату электроэнергии не следует менять лампы накаливания на светодиодные устройства во всех помещениях. LED-освещение рациональнее предусмотреть в тех комнатах, где члены семьи привыкли проводить большую часть досуга.
Светодиодные приборы также уместны для придомовой территории, на которую осенью и зимой приходится большая часть электроэнергии.
